Некоторые из наиболее мощных землетрясений происходят из-за удаленных разломов на морском дне.
Японские сейсмологи уже много лет беспокоятся о разломе морского дна.
Нанкайская впадина у юго-восточного побережья страны вызвала одни из самых разрушительных землетрясений в истории Японии и считается созревшей для еще одного.
Так, в 2011 году исследователи вышли на корабле KAIYO для установки подводных сейсмических обсерваторий, которые должны были бы раскрыть больше информации о разломе и обеспечить секундное предупреждение при следующем сильном землетрясении.
В марте судно просто складировало партию датчиков, когда мощное землетрясение в Тохоку-Оки разрушило совершенно другой разлом, в 800 км к северо-востоку, спровоцировав цунами, разрушившее прибрежные районы.
Сейсмологи не думали, что японская траншея у побережья Тохоку способна вызвать такие сильные землетрясения, отчасти потому, что у них не было достаточно устройств, чтобы уловить следы напряжения. Такой же дефицит данных существует и в других местах, где одна тектоническая плита врезается в другую и проскальзывает под ней.
Такие зоны субдукции (место где океаническая кора погружается в мантию) порождают самые мощные землетрясения на планете, в том числе самое сильное из когда-либо зарегистрированных, с магнитудой- 9,5 у побережья Чили в 1960 году.
В 2004 году землетрясение в зоне субдукции у индонезийского острова Суматра спровоцировало цунами, в результате которого погибло более 230 000 человек. И исследователи прогнозируют, что зона субдукции, граничащая с северо-западным побережьем США, строится в направлении магнитудного толчка-9, который может произойти в течение следующего столетия.
Проблема для сейсмологов заключается в том, что эти крупные разломы находятся в сотнях километров от суши и зарыты тысячами метров воды, где трудно разместить и обсерватории, оснащенные сейсмометрами, блоками глобальной системы позиционирования и другими инструментами, которые могут выявить структуру разломов и обнаружить такие изменения, как деформация коры.
В Японии имеется всего 50 обсерваторий на море для наблюдения за разломами морского дна по сравнению с более чем 8700 обсерваториями на суше.
Другие страны еще менее подготовлены, имея мало датчиков на морском дне, где находятся наиболее опасные участки зон субдукции, или не имея их вообще.
Вместо этого, они полагаются на измерения, сделанные наземными станциями, которые обеспечивают дистанционное и глухое считывание показаний, подобно тому, как это делает кардиолог, который ставит стетоскоп на обувь пациента в бесплодной попытке контролировать состояние сердца.
Усилия Японии по прокладке кабелей через Нанкайскую впадину до сих пор являются самым амбициозным проектом, но Соединенные Штаты и Канада имеют программы мониторинга зоны субдукции Каскадии, которая проходит от Северной Калифорнии до Британской Колумбии. Имея лучшие данные, геофизики надеются улучшить свое понимание того, как работают зоны субдукции и, возможно, выявить признаки надвигающихся бедствий.
Без измерений дна океана мы всегда предполагаем, - говорит Эмма Хилл, геодезист из Сингапурской обсерватории Земли, которая изучает риск землетрясений в районе Индонезии.
НЕПРАВИЛЬНОЕ ПОНИМАНИЕ
Зоны субдукции являются центрами рециклинга в теории тектоники плит, которая описывает движение крупных океанических и континентальных плит, составляющих хрупкую внешнюю оболочку Земли. При столкновении двух пластин холодная, густая океаническая кора тонет, и пластина с более плавучими породами поднимается над ней.
Геофизики хотят знать подробности того, что происходит, когда две пластины мелькают друг против друга. Они подозревают, что пластины каким-то образом фиксируются друг с другом, возможно, когда подводные горы или другие грубые элементы на нижней стороне верхней пластины цепляются за подводящую пластину. По прошествии многих десятилетий или столетий плиты освобождаются от толчков землетрясения.
В случае мартовского землетрясения в Японии исследователи подозревали, что граница между двумя пластинами была заперта, но не оценили риск, так как не знали о строении зоны субдукции и о том, как там накапливается напряжение.
Они больше беспокоились о районе прогиба Нанкай, который, согласно официальным прогнозам Японии, может вызвать землетрясение магнитудой 8 в ближайшие 30 лет, с вероятностью 70%.
В рамках океанических донных наблюдений за землетрясениями и цунами геофизики создадут сеть из 20 подводных обсерваторий в том районе котловины, где предположительно происходят землетрясения.
В состав обсерваторий входят сейсмометры, регистрирующие колебания, возникающие в результате землетрясений в зоне субдукции, а также сейсмические волны от землетрясений по всему миру, и все это должно помочь пролить свет на геометрию границы раздела между верхней и нижней плитами. Телекоммуникационные кабели соединяют обсерватории с наземными станциями, поэтому исследователи имеют доступ к данным датчиков в режиме реального времени.
Исследователи надеются узнать, например, как начинаются сильные землетрясения, и какая активность предшествует им.
Когда произойдет сильное землетрясение, обсерватории должны быть достаточно близко, чтобы обеспечивать раннее предупреждение в Осаке, Токио и других городах, которые могут вскоре пострадать от разрушительных сейсмических волн.