Почему невозможно предсказать точное время землетрясения?

Ежегодно Национальный центр информации о землетрясениях Геологической службы США (USGS) фиксирует и локализует около 20 000 землетрясений по всему миру, то есть примерно 55 в день. Некоторые из них слабые. Другие, такие как двойное землетрясение, потрясшее Венесуэлу 24 июня, приводят к многочисленным человеческим жертвам и обрушению целых зданий на протяжении нескольких километров. Согласно данным, охватывающим период примерно с 1900 года, в течение любого года ожидается около 16 землетрясений большой магнитуды. По данным USGS, эта цифра включает 15 землетрясений магнитудой в диапазоне 7 и одно землетрясение магнитудой 8 или выше. В случае других стихийных бедствий, таких как ураганы, прогнозы позволяют заранее эвакуировать зоны, которые могут пострадать, и спасти жизни людей. Что же касается землетрясений, то точных прогнозов составить невозможно. Что мешает учёным с уверенностью предсказать, когда они произойдут? Землетрясения возникают в результате внезапного высвобождения напряжения, которое постепенно накапливается из-за движения тектонических плит вдоль геологического разлома. Чтобы предсказать землетрясение, необходимо знать три переменные: где оно произойдет, какова будет его магнитуда и в какой момент оно наступит, — отмечает в интервью BBC Mundo Антонио Моралес Эстебан, профессор геотехнической инженерии Севильского университета и специалист по сейсмостойкому строительству. «Мы можем с определенной точностью определить два из этих параметров», — говорит он. Речь идет о первых. Затем он поясняет: «Землетрясения происходят на разломах, которые были изучены с геологической точки зрения, и, исходя из их размера, скорости смещения и ряда других характеристик, мы можем определить максимальную магнитуду, которую способны вызвать эти разломы. Кроме того, есть ещё ряд параметров, которые мы можем определить, например, количество землетрясений в год». «Почему так сложно предсказать момент их возникновения? Дело в самой природе землетрясений, которые возникают в результате соприкосновения двух плит на разломе. Эти разломы накапливают напряжение. Это как если бы я соединил два кулака, сжал их и начал скользить одним по другому. Я накапливаю напряжение между ними, возникает трение, и ничего не происходит, пока вдруг, совершенно непредсказуемо, не происходит внезапное скольжение», — поясняет он. «Учёные знают, что напряжение накапливается в крупных разломах на протяжении десятилетий, но нет способа определить, в какой момент будет превышен порог сопротивления и это напряжение высвободится». «Тектонические силы действуют постоянно, они всегда оказывают давление с различной интенсивностью и с разной скоростью», — объясняет BBC Mundo профессор Артуро Бельмонте, эксперт по сейсмологии из кафедры геофизики Университета Консепсьон в Чили. «Горные породы способны противостоять этому накоплению нагрузки до тех пор, пока действительно не будет превышен порог прочности», — добавляет он. И приводит пример: «Это как когда кто-то ломает деревянный карандаш». Карандаш не ломается сразу, а мне приходится усиливать давление или, в конечном итоге, продолжать нажимать, пока он не начнёт сгибаться, и вдруг это превышает определённый порог, и он ломается. Здесь, по сути, происходит то же самое». Учёные могут знать, что такое снятие напряжения происходит через определённые промежутки времени, которые могут составлять десятки или сотни лет. «В сейсмических зонах, таких как чилийская, землетрясения, как правило, имеют периоды повторяемости. Для землетрясений с магнитудой более 8 этот период может составлять 80, 90 или 100 лет. Но точно предсказать, когда именно это произойдет, невозможно». «Сегодня, однако, выделяются так называемые сейсмические пробелы. Одним из них является зона Атакама, район Копиапо. Последнее землетрясение там произошло 11 ноября 1922 года». «Таким образом, в этой очень долгосрочной перспективе, с погрешностью, которая может составлять десять, двадцать лет, хотя это и не является прогнозом, можно составить представление о том, какие районы, так сказать, «выдерживают» и в каких из них еще не произошло высвобождение той энергии, которая накапливается в течение этих длительных периодов времени», — говорит он. «Но сказать, что в эту субботу в три часа дня в таком-то месте произойдет событие такой-то масштабности, невозможно», — поясняет он. Невозможность предсказать момент землетрясения связана также с ограничениями современных научных приборов и моделей. Ранее Моралес Эстебан приводил наглядный пример двух кулаков, которые давят один на другого и накапливают напряжение. «Теперь давайте представим, что это происходит на разломе длиной в десятки и сотни километров, состоящем из различных материалов, с разными углами наклона и чрезвычайно сложной структурой», — говорит он. «С помощью имеющихся сегодня приборов и на основе современного уровня знаний предсказать момент землетрясения невозможно». «Чтобы построить модель, нам нужно было бы знать величину накопленного напряжения и сопротивление материала в каждой точке, но пока это кажется весьма отдаленной перспективой». Прочность, добавляет он, является важной переменной, влияющей на магнитуду землетрясения. «Если контактный материал, то есть порода в зоне разлома, очень прочная, то перед разрывом или сдвигом накопится большое напряжение», — объясняет он. «Однако, если материал очень мягкий, то происходят небольшие землетрясения, а крупных, таких как сейчас в Венесуэле, не происходит». «Например, здесь, в Испании, где я живу, землетрясения силой выше 6 баллов случаются очень редко, потому что материал более мягкий. Но на юге, в зоне разлома Азорские острова–Гибралтар, бывают землетрясения силой более 8 баллов, потому что там материал очень прочный», — рассказывает он. Бельмонте объясняет BBC Mundo, что современное оборудование не позволяет измерить, что происходит на больших глубинах. «Говоря очень простым языком… эти явления происходят в зонах, где давление и температура достигают экстремальных значений. Мы не можем наблюдать это явление напрямую, как метеорологи наблюдают за движением облаков перед фронтами непогоды; то, что мы знаем, мы выводим из сейсмических волн», — отмечает чилийский эксперт. Например, человек не спускался в шахтах глубже, чем на четыре километра, а скважина, пробуренная во времена Советского Союза, достигала глубины 12 км, но радиус Земли составляет 6 370 км. «То есть у нас нет доступа к глубинам, где, возможно, происходит сейсмическая активность, предвещающая землетрясение». «Современные научные модели, — добавляет он, — не позволяют делать точные прогнозы». «Геологические разломы не представляют собой однородную среду. Да и имеющиеся данные за длительный период времени относительно ограничены. Например, плита Наска погружается под другую плиту уже примерно 23 миллиона лет. Но у нас есть информация только за последние 500 лет». В прошлом говорили о признаках приближающегося землетрясения, таких как изменения в поведении некоторых животных. «Кто-то говорит, что собаки лаяли, птицы улетали, что то или иное животное вело себя странно перед землетрясением. «Правда в том, что никакой причинно-следственной связи так и не было обнаружено», — отмечает Моралес Эстебан. «К тому же это не имеет смысла, ведь в конечном итоге речь идет о напряжении, накапливающемся на расстоянии десятков, сотен километров. И, насколько я знаю, животные не способны определить, когда это напряжение будет высвобождено». С другой стороны, отмеченные признаки не носят систематического характера, утверждает Бельмонте. « «В Китае в 1975 году произошло значительное сейсмическое событие, и были отмечены, например, изменения в концентрации газа радона, а также колебания электропроводности», — рассказывает он. Кроме того, «было замечено странное поведение таких животных, как змеи и собаки, а также некоторые предшествующие микроземлетрясения — очень небольшие события». В том году все это казалось фактором, открывающим путь к прогнозированию землетрясений. В Китае был эвакуирован один город, а затем произошло землетрясение». «Но год спустя, в 1976 году, ничего подобного не наблюдалось, и произошло одно из самых катастрофических событий в мире, в результате которого, как считается, погибло более 200 000 человек. Поэтому можно сказать, что эти предвестники не являются постоянными и, кроме того, появляются даже без землетрясения». Чилийский эксперт рассказывает, что беседовал со многими жителями после разрушительного землетрясения в своей стране, унесшего жизни более 500 человек. «Немного в качестве анекдота, несистематически, мне довелось объехать всё чилийское побережье после землетрясения 2010 года. Рыбаки отмечали, что в ту ночь море было очень спокойным, или у людей создавалось ощущение, что температура была выше обычной», — рассказывает он. «Но это не систематическая информация, на основании которой можно было бы сказать: „Смотрите, 27 февраля в такое-то время произойдет такое-то событие“». Некоторые современные исследования пытаются с помощью инструментов искусственного интеллекта выявить, какие явления повторяются перед землетрясением, благодаря огромному объему данных, которые эта технология способна обрабатывать. Бельмонте рассказывает, что в настоящее время в районе Атакамы реализуются проекты по установке приборов на дне океана. С помощью GPS также отслеживаются изменения в земной коре. «С помощью этих технологий, — говорит он, — можно было бы предположить, что мы немного приближаемся к возможности наблюдать предвестники», уточняя: «Но я не осмелился бы сказать, что мы можем приблизиться к идее точного предсказания сейсмического события». Моралес Эстебан и его команда ранее исследовали использование нейронных сетей, измеряя магнитуду землетрясений и время, прошедшее между ними. Нейронная сеть — это вычислительная модель искусственного интеллекта, вдохновленная строением человеческого мозга. Она состоит из тысяч или миллионов взаимосвязанных узлов (называемых «искусственными нейронами»), которые обрабатывают данные и самостоятельно учатся распознавать сложные закономерности. «Мы пытались измерить именно это накапливающееся напряжение, в первую очередь с помощью параметра, называемого „B-значением“, который представляет собой соотношение между магнитудами землетрясений». «Мы обнаружили определенные закономерности, благодаря которым могли сделать выводы о вероятностях. Но это не было предсказанием». Моралес Эстебан отмечает, что искусственный интеллект очень полезен и позволяет обрабатывать огромные объемы информации, но необходимы и другие инструменты. «Нам нужно расширить знания о структуре разломов, прочности материала, а также научиться проводить испытания, которые сложно осуществлять при очень высоких давлениях и температурах». Это очень сложный вопрос, и, честно говоря, в краткосрочной или среднесрочной перспективе предсказать то, что нам хотелось бы, то есть сказать, что завтра в 8 вечера произойдет землетрясение такой-то магнитуды, я считаю затруднительным. «Нам не хватает базовых знаний». «Например, в Японии — стране, где уделяется большое внимание сейсмической активности и где уровень знаний ученых очень высок, — землетрясение 2011 года произошло в зоне, которая на протяжении сотен лет была неактивной, где, как считалось, сейсмической активности не было, и вдруг произошло это землетрясение, которое привело к огромным разрушениям», — утверждает он. Бельмонте отмечает, что, хотя и существуют модели вероятности землетрясений в долгосрочной перспективе, поскольку точных прогнозов «к сожалению, нет», единственное, что остается, — это профилактика. «И здесь на помощь приходят отчеты о сейсмической опасности, системы раннего оповещения, сейсмостойкие нормы и всё такое». Моралес Эстебан отмечает, что «в конечном итоге ключ сегодня заключается в уязвимости», в том, «как мы строим здания и насколько мы готовы как общество к тому, чтобы в случае землетрясения ущерб был минимальным, а мы смогли восстановиться как можно скорее». По мнению испанского эксперта, если бы те же землетрясения, что произошли в Венесуэле, произошли в Чили или в Японии, потери жизней и материальный ущерб были бы гораздо меньше. «Потому что их общество готово. Здания готовы. Все готово». «В Чили и Японии действуют очень строгие сейсмические нормы, которые соблюдаются», — утверждает он. Что касается Венесуэлы, добавляет он, «геологи наверняка знали, землетрясения какой магнитуды могут происходить в этой зоне, а также о разломах — то, что называется сейсмической опасностью». «Проблема заключается в другой части уравнения: в уязвимости, которая, как показала практика, была очень высокой. Таким образом, здесь сейсмическая опасность сочетается с высокой уязвимостью, в результате чего риск становится очень высоким, и то, что произошло, носит катастрофический характер», — утверждает он. С другой стороны, последствия двух крупных землетрясений, последовавших одно за другим, оказались разрушительными. «Когда происходит сильное землетрясение, здания получают повреждения или уже обрушиваются, а затем следует ещё более сильное землетрясение. Повреждённые здания, которые, возможно, просто остались бы повреждёнными, в итоге обрушились». Нажмите здесь, чтобы прочитать больше новостей на BBC News Mundo. Подпишитесь здесь на нашу новую рассылку, чтобы каждую пятницу получать подборку лучших материалов недели. Вы также можете следить за нами на YouTube, Instagram, TikTok, X, Facebook и в нашем канале WhatsApp. И не забывайте, что вы можете получать уведомления в нашем приложении. Скачайте последнюю версию и включите уведомления.