Спутниковые данные выявили изменение гравитации после Суматранского землетрясения
Впервые ученые смогли использовать спутниковые данные для обнаружения изменений земной поверхности, вызванных мощным землетрясением. Это открытие, о котором сообщается в последнем выпуске журнала Science, знаменует новое применение данных двух спутников NASA GRACE и предлагает возможный новый подход к пониманию механизмов землетрясений.
Исследование дает более четкую картину изменений Земли после Суматра-Андаманского землетрясения в декабре 2004 года магнитудой 9,1 в Индийском океане, вызвавшего разрушительное цунами, унесшее жизни почти 230 000 человек и оставившее без крова более 1 миллиона. Эпицентр находился у западного побережья северной Суматры. Событие последовало за смещением двух континентальных плит вдоль гигантского разлома под морским дном. Скольжение произошло вдоль 750 миль линии, где Индийская плита подныривает под Бирманскую — процесс, называемый субдукцией. Землетрясение подняло морское дно в регионе на несколько метров на площади в тысячи квадратных миль.
«Землетрясение изменило гравитацию в той части мира двумя способами, которые мы смогли обнаружить», — пояснил Шин-Чан Хан, научный сотрудник Школы наук о Земле в Университете штата Огайо. Во-первых, оно вызвало массивный подъем морского дна, изменив геометрию региона и прежние измерения GPS, что было обнаружено приборами GRACE. Во-вторых, изменилась плотность пород под морским дном после смещения, а увеличение или уменьшение плотности приводит к обнаруживаемому изменению гравитации.
Спутники GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) были запущены в 2002 году и с тех пор собирают глобальные измерения гравитации. Идентичные аппараты находятся на орбите примерно в 300–500 км над поверхностью планеты и летят на расстоянии 220 км друг от друга. Они могут обнаруживать изменения плотности земной коры или в показаниях GPS на земле, что теперь может сигнализировать об изменениях гравитации планеты в данной точке.
Вместе с коллегами C.K. Шумом и Майклом Бэвисом, профессорами Школы наук о Земле, Хан собрал данные за несколько лет по региону Индийского океана и отфильтровал сезонные вариации (например, влияние меняющегося стока реки Меконг). Затем исследователи ввели данные в новейшую сейсмическую компьютерную модель, которая показала картину увеличения гравитации с одной стороны линии разлома и уменьшения с другой.
«С помощью этой сейсмической модели мы смогли объяснить и интерпретировать наблюдения GRACE», — сказал Хан, добавив, что модели землетрясений все еще развиваются. «Но наблюдения также можно использовать для проверки качества самой модели и, следовательно, улучшения наших знаний о динамике твердой Земли».
Обнаружение таких землетрясений происходит только после обширного анализа данных. Обнаружение в реальном времени — дело далекого будущего, если оно вообще возможно. В настоящее время эта методика GRACE применялась для понимания механизма «великих» землетрясений (превышающих магнитуду 9), которые случаются очень редко. Однако Хан надеется, что запланированное NASA расширение текущей миссии, получившее название GRACE 2, и ее усовершенствованная аппаратура могут позволить обнаруживать «крупные» землетрясения (магнитудой 7–8,9), которые происходят часто.