Сильные дожди в засушливый сезон в Мехико могут быть связаны с землетрясениями

EL PAÍS предоставляет бесплатный доступ к рубрике «América Futura» за её ежедневный и всеобъемлющий вклад в освещение вопросов устойчивого развития. Если вы хотите поддержать нашу журналистику, оформите подписку здесь. Год назад научное сообщество придерживалось единого мнения о том, что нет доказательств связи между дождями и землетрясениями, эпицентр которых находится в Мехико. Однако применение новой технологии для обнаружения подземных толчков указывает на то, что сильные осадки в конце сухого сезона могут играть роль в возникновении сейсмических явлений, подобных тем, что потрясли восточную часть мексиканской столицы в мае и декабре 2023 года: именно эти землетрясения стали самыми сильными со времени разрушительного землетрясения 19 сентября 2017 года. В течение 15 месяцев, с 2022 по 2023 год, оптоволоконные кабели, соединяющие «Мицтли», «Сиукоатль» и «Йолтла» — три суперкомпьютера Мехико, — превратились в тысячи сейсмических датчиков, способных улавливать ранее незаметные колебания. Эта технология, внедренная геофизиком Матье Пертоном и его коллегами из Института инженерии Национального автономного университета Мексики (UNAM), известна как DAS — аббревиатура от английского «Distributed Acoustic Sensors» (распределенные акустические датчики). Ее принцип действия заключается в отправке лазерных импульсов по оптоволоконному кабелю, подобному интернет-кабелю. Поскольку кабели проложены под землей, при возникновении колебаний грунта волокна растягиваются и сжимаются, изменяя траекторию лазерного луча. Что касается датчиков DAS, то они интерпретируют эти колебания света как движение. Таким образом, за исследуемый период в долине Мехико количество сейсмометров широкого диапазона увеличилось с тридцати до 2 266 датчиков, распределенных по двум линиям оптоволоконной сети, проложенным под землей города. «Сотни каналов смогут зафиксировать землетрясение, тогда как зачастую у нас есть лишь один или два сейсмометра, способных уловить небольшое землетрясение», — объясняет Пертон в интервью газете EL PAÍS. «Это позволяет нам лучше локализовать его, поскольку у нас есть сотни измерений вместо двух». Их эксперимент совпал с серией землетрясений 2023 года, которая напомнила жителям Мишкоака, что там тоже бывают землетрясения. Кроме того, это принесло им беспрецедентный объем данных, проливающих свет на происхождение местных землетрясений в городе. До их открытий совпадения между сильными дождями и сентябрьскими землетрясениями в городе подпитывали распространенное среди населения убеждение, что эти два явления могут быть связаны. Даже сам Национальный автономный университет Мексики (UNAM) публиковал заявления, в которых подчеркивалось отсутствие доказательств возможной корреляции. Однако, сопоставив огромный объем данных, полученных системой DAS, с данными о количестве осадков Национальной комиссии по водным ресурсам (Conagua) и уровнями подземных водоносных горизонтов, исследователи обнаружили определенную закономерность. Сильные дожди, когда уровень воды в водоносном горизонте находится на самом низком уровне — как это произошло в мае 2023 года — статистически коррелировали с некоторыми из землетрясений, зафиксированных в течение периода, проанализированного исследователями. Их выводы были опубликованы в научном журнале «Geophysical Journal International». Одна из существующих теорий, объясняющих эту корреляцию, заключается в том, что проникновение воды в недра может «смазывать» геологические разломы Миксоак и Барранка-дель-Муэрто, активируя их и вызывая подземные толчки. Однако при анализе местоположения землетрясений, зафиксированных системой DAS, ученые обнаружили, что эпицентр большинства из них, произошедших в мае 2023 года, находился за пределами разлома. Более того, согласно полученным данным, они располагались перпендикулярно к нему. «Обнаруженная нами плоскость позволяет понять, что источником землетрясений является не вода, которая, как предполагалось, должна была активировать разлом», — объясняет Пертон. То есть, если бы землетрясения вызывались смазывающим действием одного из этих геологических разломов, они располагались бы вдоль них. После отклонения этой теории гипотеза, которая лучше всего объясняет данные, полученные с помощью DAS, заключается в том, что сильные дожди в том мае, когда уровень воды в водоносном горизонте был низким, привели к его быстрому наполнению с восточной стороны долины, на склонах Сьерра-де-лас-Крусес. Это, в свою очередь, привело к разнице давления между этой зоной и остальной частью бассейна, где асфальтирование и дренаж не позволяют воде просачиваться с той же скоростью. Этот дисбаланс, в свою очередь, вызвал сильное сжатие между разломами, что в конечном итоге привело к двойному землетрясению 11 мая 2023 года с магнитудой 3,2, а также к последовавшим за ним подземным толчкам меньшей интенсивности. Несмотря на низкую магнитуду, именно это землетрясение вызвало ускорения, превышающие показатели, зарегистрированные в сентябре 2017 года, как отмечается в другом исследовании, опубликованном в журнале «Tectonophysics». Возможное объяснение заключается в том, что, хотя выделенная энергия (магнитуда) была небольшой, скорость сейсмических волн могла увеличиться из-за осадочного характера подпочвы. Благодаря короткой продолжительности этих интенсивных колебаний ущерб оказался незначительным. По мнению Луиса Кинтанара, сейсмолога из Института геофизики Национального автономного университета Мексики (UNAM) и одного из авторов статьи в журнале «Tectonophysics», ряд новых открытий является достаточным поводом для пересмотра строительных норм в восточной части города. Со своей стороны, Пертон считает, что, поскольку крупных геологических разломов нет, «с точки зрения риска мы не можем ожидать землетрясения сильнее 3,2, такого как то, которое у нас было». Оба исследователя сходятся во мнении, что, если гипотеза о том, что давление воды может способствовать возникновению землетрясений, верна, то более рациональное управление водоносными горизонтами действительно помогло бы предотвратить подземные толчки. Если бы дождевая вода возвращалась в отложения города, которые «помнят» о том, что когда-то были озером, говорит Пертон, «мы могли бы не допустить возникновения слишком сильного дисбаланса» и предотвратить землетрясения, вызванные этой разницей давления. Хотя Квинтанар считает выводы, полученные благодаря DAS, обоснованными, сейсмолог выражает озабоченность по поводу точности определения местоположения эпицентров с помощью этой технологии. «Хотя преимущество DAS заключается в том, что его можно рассматривать как сотни и сотни датчиков, они расположены вдоль одной линии. Они неизбежно будут находиться с одной стороны от эпицентров. Это может привести к смещению определённого местоположения землетрясений», — объясняет он. В свою очередь Хайпиенг Ли, геофизик из Стэнфордского университета — одного из пионеров в использовании DAS в сейсмологии, который не участвовал в исследовании Пертона, — считает, что это исследование может стать чрезвычайно полезным инструментом для других городов мира. Он описывает Мехико как «экстремальную природную лабораторию, особенно для этой статьи [научной публикации], в которой рассматривается, как гидрология, сейсмичность и отложения могут взаимодействовать». Кроме того, он добавляет, что технология DAS «мощна, но не волшебна». «Обработка таких огромных объемов данных с точки зрения хранения, обработки и извлечения полезной информации представляет собой настоящий вызов», — объясняет Ли. «Поэтому в последние годы для автоматизации процесса и оптимизации хранения данных стали применяться методы машинного обучения, что принесло значительный успех». В связи с этим Пертон отмечает, что именно расширение доступа к серверам, вычислительным ресурсам и сотрудничество с экспертами в области информатики являются одними из необходимых условий для продолжения его исследований по DAS в городе. Кроме того, необходимо проложить больше подземных оптоволоконных кабелей. Квинтанар, со своей стороны, считает, что для полного понимания взаимосвязи между осадками, водоносными горизонтами и землетрясениями требуются более глубокие исследования гидрологии мексиканской столицы.