پیشبینی زمینلرزه از همان سالهای آغاز شکلگیری علم لرزهشناسی، یعنی بیش از ۱۵۰ سال پیش، یکی از دستنیافتنیترین آرزوهای دانشمندان این حوزه بوده است.
حتی امروز نیز سازمان زمینشناسی ایالات متحده بهصراحت در بخش پرسشهای متداول خود اعلام میکند که نه این سازمان و نه هیچ گروه علمی دیگری تاکنون موفق به پیشبینی یک زمینلرزه بزرگ نشدهاند و انتظار نمیرود چنین تواناییای در آینده نزدیک به دست آید.
با این حال، پژوهش تازهای امیدهای جدیدی ایجاد کرده است. گروهی از پژوهشگران با آموزش ابزارهای یادگیری ماشین بر پایه دادههای بسیار ظریف مربوط به کرنشهای زمینساختی که در نزدیکی گسل سنآندریاس در کالیفرنیا ثبت شده بود، موفق شدند پدیدههایی ناشناخته به نام لغزشهای آهسته را شناسایی کنند. به گفته آنها، این رویدادها ممکن است بر زمان وقوع و شکلگیری زمینلرزههای کمفرکانس اثر بگذارند. شماری از متخصصان علوم زمین نیز افزایش شناخت از این جابهجاییهای آرام پوسته زمین را انقلابی در دانش زمینلرزه توصیف کردهاند، زیرا چنین فرایندهایی میتوانند زمینهساز وقوع زمینلرزههای بسیار بزرگ و ویرانگر شوند. در نتیجه، بررسی چگونگی تبدیل لغزشهای آهسته به زمینلرزههای کمفرکانس میتواند دانشمندان را یک گام دیگر به شناسایی نشانههای اولیهای نزدیک کند که شاید روزی امکان پیشبینی زمینلرزههای بزرگ را فراهم سازند.
زهره زالی، ژئوفیزیکدان و لرزهشناس و نویسنده اصلی این پژوهش، در بیانیهای توضیح داد که هدف آنها بررسی این موضوع بود که آیا ممکن است فرایندهای مهم جابهجایی آرام در میان سالها دادههای پیوسته مربوط به تغییر شکل زمین پنهان مانده باشند یا خیر. او افزود که هوش مصنوعی این امکان را فراهم کرد تا الگوهایی شناسایی شوند که با روشهای معمول هرگز قابل مشاهده نبودند.
یک جابهجایی بدون زمینلرزه
#گسلها میتوانند فشار ناشی از تنش میان صفحات زمینساختی را به دو شکل آزاد کنند. گاهی این انرژی بهصورت ناگهانی و همراه با وقوع زمینلرزه آزاد میشود و گاهی نیز به شکل لغزشهای آرام و بدون ایجاد لرزش محسوس رخ میدهد که به آن لغزش بدون لرزه یا آسهایسمیک گفته میشود. زهره زالی و همکارانش در مقاله منتشرشده در Nature Communications توضیح دادهاند که این لغزشهای آهسته ممکن است تنها چند دقیقه یا حتی چند ماه ادامه داشته باشند. از آنجا که چنین رویدادهایی امواج لرزهای قابل ثبت توسط لرزهنگارها تولید نمیکنند، شناخت آنها تا همین سالهای اخیر بسیار محدود بوده است.
به گفته زالی، شناسایی این رویدادها با روشهای متداول بسیار دشوار است، زیرا اندازه آنها کوچک بوده و معمولاً در میان سیگنالهای پیچیده و پسزمینه دادهها پنهان میشوند. در همین زمینه، کریس مارون، زمینشناس دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، در سال ۲۰۱۹ گفته بود که تا مدت نهچندان دور، هم زمینلرزههای کمفرکانس و هم لغزشهای آهسته از دیدگاه بسیاری از دانشمندان پدیدههایی غیرممکن و حتی فاقد وجود واقعی به شمار میرفتند.
زهره زالی و پژوهشگران همکار او از آلمان و آمریکا، دادههای پیوستهای را که از چاهکهای حفاریشده در امتداد گسل سنآندریاس و در نزدیکی منطقه پارکفیلد کالیفرنیا جمعآوری شده بود، بررسی کردند. آنها از کرنشسنجهای بسیار حساسی بهره گرفتند که قادر بودند تغییر شکلهای بسیار جزئی سنگهای اعماق زمین را از بازههای زمانی چند ثانیه تا چند هفته ثبت کنند. این ابزارها شکاف اطلاعاتی میان دادههای لرزهنگارها و سامانههای موقعیتیاب جهانی بسیار دقیق یا GPS را تا حد زیادی پر کردند.
پژوهشگران حدود هشت سال داده در اختیار داشتند که بین سالهای ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۶ توسط چهار کرنشسنج مستقر در بخش پارکفیلد گسل سنآندریاس ثبت شده بود. این حجم عظیم از اطلاعات دقیقاً همان نوع دادهای بود که یک سامانه هوش مصنوعی مبتنی بر یادگیری عمیق میتوانست برای یافتن الگوهای پنهان آن را بررسی کند. نتایج نشان داد که لغزشهای آهسته در بسیاری از موارد از نظر زمانی با زمینلرزههای کمفرکانس محلی همزمان بودهاند. پژوهشگران این همزمانی را برای رویدادهایی در شعاع حداکثر ۱۰ کیلومتری و در عمق کمتر از ۲۰ کیلومتر تعریف کردند.
پاتریشیا مارتینس-گارسون، استاد لرزهشناسی کاربردی در مؤسسه GFZ و از نویسندگان این پژوهش، اعلام کرد که یافتههای آنها نشان میدهد این زمینلرزههای آهسته پدیدههایی جدا از یکدیگر نیستند و این موضوع بیانگر آن است که لغزش آرام نقش مهمی در شکلگیری شرایط تنش در امتداد گسلهای فعال ایفا میکند.
بیشتر بخوانید: فرضیه شگفتانگیز دانشمندان: خورشید در ایجاد زمینلرزهها نقش دارد؟
زالی و همکارانش قصد دارند بررسیهای مبتنی بر هوش مصنوعی را روی گسلهای دیگری غیر از سنآندریاس نیز انجام دهند تا ارتباط میان لغزشهای آهسته و فعالیتهای لرزهای مهمتر را با اطمینان بیشتری تأیید کنند. انجام این تحقیقات از آن جهت اهمیت دارد که در بازه زمانی مورد بررسی، آنها اطلاعات بسیار بیشتری درباره زمینلرزههای کمفرکانس کالیفرنیا در اختیار داشتند؛ حدود ۵۰۰ هزار زمینلرزه کوچک ثبت شده بود، در حالی که تنها ۹۲ رویداد لغزش آهسته در نزدیکی پارکفیلد شناسایی شد.
زهره زالی در پایان تأکید کرد که شناسایی این نشانههای آرام و پنهان که پیش از فعالیتهای لرزهای بزرگ رخ میدهند، برای درک بهتر نحوه انباشته شدن تنش در گسلها و تبدیل شدن آن به زمینلرزههای ویرانگر در آینده اهمیت اساسی دارد. او گفت:
بسیاری از فرایندهای مهمی که در گسلها رخ میدهند، بدون ایجاد زمینلرزههای مخرب اتفاق میافتند. اگر بتوانیم این سیگنالهای پنهان را شناسایی کنیم، تصویر کاملتر و دقیقتری از رفتار گسلها در فاصله میان زمینلرزهها و همچنین نحوه انتقال تنش در پوسته زمین به دست خواهیم آورد.
