خورشید و ماه چگونه میتوانند زمینلرزه ایجاد کنند؟
نیروهای گرانشی خورشید و ماه که عامل اصلی شکلگیری جزرومد اقیانوسها هستند، میتوانند پوسته جامد زمین را نیز تحت تنش قرار دهند؛ اکنون یک مدل جدید نشان میدهد که همین فشارهای بسیار کوچک، در شرایط خاص و از طریق پدیدهای شبیه «تشدید»، قادرند زمینلرزههای آهسته را تحریک کنند.
به گزارش سیناپرس، پژوهشگران علوم زمین و سیارهای در مطالعهای جدید نشان دادهاند که تغییرات جزرومدی ناشی از خورشید و ماه میتواند در شرایط خاص، لغزش گسلها و زمینلرزههای آهسته را تحریک کند؛ فرآیندی که تاکنون سازوکار دقیق آن بهطور کامل روشن نبود.
زمین تحت تأثیر گرانش خورشید و ماه همواره در معرض نیروهای جزرومدی قرار دارد. این نیروها تنها آب اقیانوسها را جابهجا نمیکنند، بلکه باعث ایجاد تغییرات بسیار کوچکی در پوسته جامد و سنگهای زمین نیز میشوند.
مشاهدات پیشین نشان داده بود که این تنشهای جزرومدی میتوانند برخی «زمینلرزههای آهسته» را تحریک کنند؛ رخدادهایی که انرژی خود را بسیار آهستهتر از زمینلرزههای معمولی آزاد میکنند و معمولاً برای انسانها روی سطح زمین قابل احساس نیستند.اما پرسش اصلی این بود که چگونه فشارهایی با چنین شدت اندکی میتوانند موجب لغزش در یک گسل شوند.
پژوهش جدید که در نشریه JGR Solid Earth منتشر شده، با استفاده از مدلسازی رایانهای نشان میدهد که پاسخ را میتوان در پدیده تشدید جستوجو کرد.پژوهشگران برای بررسی رفتار گسل از مدلی موسوم به «فنر-بلوک» استفاده کردند که در آن یک بخش سادهشده از گسل، همراه با تغییرات اصطکاک در محل تماس صفحات زمین، شبیهسازی میشود.
بر اساس این مدل، تنشهای جزرومدی معمولاً در حد چند کیلوپاسکال هستند؛ فشاری که تقریباً با فشار ملایم دست قابل مقایسه است. با این حال، اگر شرایط گسل مناسب باشد، همین فشار کوچک میتواند تعادل آن را برهم بزند.در برخی گسلها که بهطور پایدار در حال لغزش هستند، افزایش سرعت لغزش باعث کاهش اصطکاک در سطح گسل میشود. در نتیجه، لغزش میتواند تقویت شود و حتی به رخدادهای سریعتر منجر شود.
پژوهشگران دریافتند: نوع فعالیت لرزهای به دو ویژگی اصلی نیروهای جزرومدی بستگی دارد: شدت نیرو و مدت زمانی که این نیرو اعمال میشود.اگر شدت نیروی جزرومدی پایین باشد، گسل ممکن است همچنان بهآرامی و بدون ایجاد لرزش محسوس حرکت کند. اما اگر شدت نیرو از یک آستانه مشخص عبور کند و مدت اعمال آن نیز با ویژگیهای گسل هماهنگ باشد، احتمال لغزش و ایجاد فعالیت لرزهای افزایش مییابد.
این وضعیت به تشدید شباهت دارد؛ درست مانند هل دادن یک تاب در زمان مناسب که باعث میشود حرکت آن هر بار بیشتر شود. در مورد گسلها، اگر چرخه جزرومدی با «زمان پاسخ طبیعی» گسل هماهنگ شود، حتی یک تحریک کوچک نیز میتواند یک رویداد لرزهای آهسته ایجاد کند.
الگوی جزرومد میتواند سرنخ فعالیت گسل باشد
این مدل با برخی مشاهدات واقعی نیز سازگار است. برای نمونه، فعالیتهای لرزهای در جنوبغرب ژاپن و منطقه کاسکادیا در شمالغرب اقیانوس آرام، در برخی موارد با چرخههای حدود ۱۲ و ۲۴ ساعته جزرومدی همزمانی نشان دادهاند.
پژوهشگران همچنین سه احتمال را درباره زمان وقوع این رخدادها بررسی کردند: اینکه زمینلرزه در زمان بیشینه نیروی جزرومدی رخ دهد، زمانی اتفاق بیفتد که سرعت افزایش این نیرو بیشترین مقدار را دارد، یا اینکه الگوی مشخصی با چرخه جزرومدی نداشته باشد.
نتایج مدل نشان میدهد که هر دو الگوی زمانی میتوانند رخ دهند و نتیجه به ویژگیهای گسل و زمانبندی چرخه جزرومدی بستگی دارد.
به گفته پژوهشگران، این مدل میتواند چارچوبی برای تفسیر ارتباط میان فعالیت جزرومدی و زمینلرزههای آهسته فراهم کند و در آینده به مطالعات مربوط به پیشبینی زمینلرزه کمک کند.
یکی از کاربردهای احتمالی این است که دانشمندان با مقایسه زمان وقوع فعالیتهای لرزهای با چرخههای جزرومدی، برخی ویژگیهای گسل مانند مقاومت اصطکاکی و میزان لغزش لازم برای کاهش این مقاومت را بررسی کنند.
البته مدل حاضر تنها یک بخش منفرد از منطقه گسل را شبیهسازی کرده است؛ بنابراین بیشتر برای بررسی زمینلرزههای کمفرکانس و تکرارشونده در مقیاس محلی مناسب است و ممکن است نتواند تمام پیچیدگی رخدادهایی مانند لرزشهای گستردهتر زمین را بازنمایی کند.
پژوهشگران در نهایت تأکید میکنند که زمینلرزههای آهسته در مناطق فرورانش فعال حاشیه اقیانوس آرام میتوانند اطلاعات ارزشمندی درباره تجمع و آزادشدن تنش در مرز صفحات زمین ارائه دهند؛ موضوعی که برای مطالعه ظرفیت گسلها در ایجاد زمینلرزههای بسیار بزرگ موسوم به مگاترست اهمیت دارد.
نتایج این پژوهش در نشریه JGR Solid Earth منتشر شده است.
مترجم:ندا جوادهراتی
