Kiedy w 2011 roku potężne trzęsienie ziemi w regionie Tōhoku wstrząsnęło Japonią, świat nauki nie przypuszczał, że skutki tego kataklizmu sięgną tak głęboko. Okazuje się, że fala sejsmiczna nie tylko przeszła przez skorupę, ale dotarła aż do wnętrza globu, by po odbiciu od jądra Ziemi „popchnąć” wybrzeże Japonii.

To odkrycie zmienia nasze rozumienie tego, jak działają trzęsienia ziemi, i udowadnia, że Ziemia jest znacznie bardziej skomplikowanym mechanizmem, niż nam się dotąd wydawało. Jeśli zastanawiałeś się, dlaczego nawet po ustaniu głównego wstrząsu grunt wciąż zachowuje się nieprzewidywalnie, to wyjaśnienie może kryć się 2900 kilometrów pod Twoimi stopami.

Odbicie, które zmieniło krajobraz

Zazwyczaj po przejściu fali sejsmicznej grunt powinien powrócić do swojego pierwotnego stanu. Jednak w danych z systemu GEONET naukowcy zauważyli coś dziwnego: część stacji GPS w Japonii przesunęła się na wschód o 5-6 milimetrów i nie wróciła na miejsce.

Początkowo sądzono, że to błąd oprogramowania lub szum w danych. Jednak po dokładnej analizie okazało się, że to przesunięcie było realne. Kluczem do zagadki okazała się fala typu ScS — fala poprzeczna, która przebyła drogę do granicy płaszcza i jądra zewnętrznego, odbiła się i wróciła na powierzchnię.

Jak działa ten „podziemny mechanizm”?

Wyobraź sobie dwie szorstkie powierzchnie dociśnięte do siebie z ogromną siłą. Tarcie trzyma je w miejscu, dopóki nagły impuls nie przeważy szali. To właśnie dzieje się w strefach subdukcji, gdzie płyty tektoniczne „napierają” na siebie.

Oto co dokładnie się wydarzyło według badaczy z University of Chicago:

  • Fala powrotna zadziałała jak delikatny, ale zsynchronizowany impuls.
  • Uderzyła ona w uskoki, które były już pod ogromnym naprężeniem po głównym wstrząsie.
  • Spowodowało to tzw. fault-slip — subtelne przesunięcie płyt na ogromnym obszarze, zamiast jednego wielkiego tąpnięcia.

W efekcie, mimo niewielkiej skali ruchu (milimetry), uwolniona energia była porównywalna z trzęsieniem o magnitudzie 7,5. Było to jednak wydarzenie „rozmyte”, które nie wywołało kolejnych niszczycielskich wstrząsów, a jedynie trwałą zmianę pozycji geograficznej.

Dlaczego to jest ważne dla nas?

Zrozumienie tego zjawiska uczy nas, że trzęsienia ziemi to nie tylko pojedyncze „uderzenie i koniec”. To procesy, które mogą trwać dziesiątki minut po głównym wstrząsie. Dla inżynierów i sejsmologów oznacza to nowe wyzwanie: musimy wliczać „odbitą” energię z wnętrza Ziemi do oceny ryzyka zagrożeń.

Choć brzmi to jak scenariusz filmu science-fiction, jest to twarda fizyka. Ziemia „komunikuje się” ze swoim jądrem nieustannie, a my dopiero zaczynamy rozumieć, co nam przekazuje.

Czy uważasz, że współczesna technologia pozwala nam w pełni przewidywać zachowanie płyt tektonicznych, czy wciąż jesteśmy skazani na zaskoczenie ze strony sił natury? Daj znać w komentarzu, co o tym sądzisz.