Νέο σεισμικό εύρημα εξηγεί μικρή μετατόπιση της Ιαπωνίας μετά τον σεισμό του 2011

Στις 11 Μαρτίου 2011, ο σεισμός του Τόχοκου μεγέθους 9.1 μετακίνησε τμήματα της Ιαπωνίας περίπου 2,4 μέτρα προς τα ανατολικά σε λίγα δευτερόλεπτα, μία από τις πιο βίαιες μετακινήσεις εδάφους που έχουν καταγραφεί ποτέ (USGS, NASA JPL). Αυτό το ξέραμε. Μια νέα ανάλυση, που δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί πλήρως, υποδεικνύει κάτι άλλο: μια δεύτερη, σχεδόν αόρατη κίνηση. Μια μετατόπιση κλίμακας χιλιοστών που εμφανίστηκε στα GPS της χώρας περίπου 20 λεπτά αργότερα, πολύ αφού είχε σταματήσει το τράνταγμα.

Για χρόνια, αυτό το αδύναμο σήμα ήταν ένα μικρό αίνιγμα μέσα στα δεδομένα. Γιατί τα όργανα κατέγραψαν μια δεύτερη, συγχρονισμένη σπρωξιά σε μια χώρα που είχε ήδη ηρεμήσει;

Η Γη σαν αντηχείο

Η απάντηση που προτείνουν οι επιστήμονες δεν βρίσκεται κοντά στο ρήγμα, αλλά χιλιάδες χιλιόμετρα βαθιά, στο όριο με τον πυρήνα της Γης. Για να το πιάσουμε, χρειάζεται μια εικόνα: ο πλανήτης δεν είναι μια συμπαγής μπάλα, αλλά ένα τεράστιο, στρωματωμένο αντηχείο.

Ένας σεισμός στέλνει διαφορετικά είδη κυμάτων. Τα λεγόμενα εγκάρσια (S) κύματα ταξιδεύουν με μια κίνηση πλάγιας ταλάντωσης, σαν να κουνάς ένα σχοινί πάνω-κάτω. Το πρόβλημα γι' αυτά είναι ότι ο εξωτερικός πυρήνας της Γης είναι υγρός. Τα υγρά δεν αντέχουν αυτή την πλάγια παραμόρφωση. Ένα S κύμα δεν μπορεί να τα διαπεράσει, όπως δεν μπορείς να «κουνήσεις» πλάγια το νερό σε ένα ποτήρι (USGS, IRIS). Στην πραγματικότητα, αυτός ακριβώς ο τρόπος, το ότι τα S κύματα «εξαφανίζονται» όταν φτάσουν εκεί κάτω, είναι ένας από τους λόγους που ξέρουμε πως ο πυρήνας είναι υγρός (Britannica).

Έτσι, το όριο ανάμεσα στον στερεό μανδύα και τον υγρό πυρήνα λειτουργεί σαν τοίχος. Το κύμα δεν περνά. Αναπηδά και επιστρέφει προς την επιφάνεια, σαν ηχώ. Σε έναν συνηθισμένο σεισμό αυτή η ηχώ χάνεται. Αλλά ο Τόχοκου ήταν τόσο τεράστιος ώστε το ανακλώμενο κύμα γύρισε αρκετά οργανωμένο για να αφήσει μετρήσιμο αποτύπωμα: μια χιλιοστομετρική σπρωξιά που χτύπησε σχεδόν ολόκληρη τη χώρα ταυτόχρονα (IRIS, USGS).

Σκεφτείτε τη διαδρομή. Το κύμα κατέβηκε χιλιάδες χιλιόμετρα ως το όριο του πυρήνα και ξαναγύρισε πάνω σε περίπου 20 λεπτά, διασχίζοντας το εσωτερικό του πλανήτη χωρίς να το νιώσει κανείς ζωντανός. Προσοχή όμως σε μια λέξη: «ολόκληρη η Ιαπωνία». Δεν σημαίνει ότι η χώρα γλίστρησε σαν άκαμπτο κομμάτι. Σημαίνει ότι πλήθος σταθμών έδειξαν μια συνεκτική, μικροσκοπική μετατόπιση, όχι ομοιόμορφη κίνηση κάθε σημείου.

Γιατί χρειάστηκαν χρόνια

Το σήμα ήταν εκεί από την πρώτη μέρα. Αυτό που έλειπε ήταν η ικανότητα να το ξεχωρίσουμε από τον θόρυβο. Η Ιαπωνία διαθέτει το GEONET, ένα από τα πυκνότερα δίκτυα μόνιμων σταθμών GPS στον κόσμο, που καλύπτει τη χώρα με χιλιάδες σημεία μέτρησης (GSI). Το πλεονέκτημα δεν ήταν απλώς «πολλά GPS», αλλά συνεχείς μετρήσεις υψηλού ρυθμού, θέσεις κάθε δευτερόλεπτο αντί για μέσους όρους της ημέρας (Earth, Planets and Space).

Μια μετατόπιση μερικών χιλιοστών χάνεται εύκολα μέσα στα τεράστια σήματα που άφησε ο σεισμός: το άμεσο άλμα των μέτρων και τη μετασεισμική παραμόρφωση που συνεχίστηκε για χρόνια (Nature). Το να βρεις ένα τόσο λεπτό, καθυστερημένο ίχνος μέσα σε αυτό το χάος μοιάζει με το να ακούς έναν ψίθυρο μέσα σε χιονοθύελλα.

Τι σημαίνει, και τι δεν σημαίνει

Ας είμαστε καθαροί: αυτό δεν είναι ένας νέος, κρυφός σεισμικός κίνδυνος. Μια χιλιοστομετρική σπρωξιά 20 λεπτά αργότερα δεν απειλεί κτίρια ούτε αλλάζει τα συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης, που ανιχνεύουν τα πρώτα κύματα μέσα σε δευτερόλεπτα (JMA). Οι πραγματικοί μετασεισμικοί κίνδυνοι παραμένουν οι γνώριμοι: μετασεισμοί, τραυματισμένα κτίρια, κατολισθήσεις, τσουνάμι (Ready.gov).

Η αξία είναι αλλού, και είναι πραγματική. Για πρώτη φορά φαίνεται να πιάνουμε τη Γη να συμπεριφέρεται σαν ενιαίο σύστημα αντήχησης, με ένα κύμα να ταξιδεύει ως τον πυρήνα και να επιστρέφει αρκετά καθαρά ώστε να το καταγράψουν τα όργανα στην επιφάνεια. Μένει να επιβεβαιωθούν από το ίδιο το paper οι ακριβείς αριθμοί: πόσα χιλιοστά, με τι αβεβαιότητα, και αν το σήμα είναι άμεση παρατήρηση ή μοντελοποιημένη ερμηνεία. Αν σταθεί, δίνει στους γεωδαίτες έναν νέο τρόπο να «ακούν» τον πυρήνα μέσα από τις πιο μικροσκοπικές κινήσεις της επιφάνειας.