Российские учёные услышали отклик Земли на атаки из космоса

Новый способ прогнозировать землетрясения – по акустическим сигналам, генерируемым мюонами космических лучей – предложили учёные Физического института им. П.Н. Лебедева РАН. Первые эксперименты, проведённые на Тянь-Шаньской высокогорной научной станции близ города Алматы, показали, что космические лучи можно рассматривать в качестве инструмента для определения аномальной сейсмической напряжённости среды, данного самой природой.

Тянь-Шаньская высокогорная научная станция ФИАН. Именно здесь проверяется принципиально новая концепция поиска предвестников землетрясений, основанного на регистрации аномального акустического отклика напряжённой среды при воздействии на неё проникающих частиц космического излучения

Идея о том, что акустический отклик, генерируемый проникающими глубоко в землю высокоэнергичными частицами космических лучей мюонами, может свидетельствовать о надвигающемся землетрясении, была высказана учёными ФИАН около 30 лет назад. Но до сих пор её никто не отрабатывал: экспериментальная проверка этой гипотезы предполагает использование совершенно новых подходов к предсказанию подземных толчков, а также нового, довольно дорогого оборудования. Вместе с тем способы прогнозирования сейсмоопасных явлений, которые сегодня активно развиваются, порой не дают заранее исчерпывающей информации о том, где, когда и какой силы начнутся колебания пластов земной коры.

Владимир Рябов: «Мы оценили: чтобы надёжно контролировать обстановку, к примеру, вокруг Алматы, нужно установить восемь станций и проводить наблюдения в течение нескольких лет»

«Нельзя сказать, что используемые сегодня методы консервативны, – они стабильны, отработаны, их активно применяют, – заметил в интервью STRF.ru руководитель проекта, заведующий отделом космических излучений ФИАН Владимир Рябов. – Но на самом деле точность прогноза очень невелика. Это лишний раз подтвердило мощное землетрясение в Японии в марте 2011 года».

Через несколько месяцев после японской трагедии несколько сильных подземных толчков было зарегистрировано в Казахстане, недалеко от города Алматы, где как раз располагается Тянь-Шаньская высокогорная научная станция ФИАН. Это подвигло учёных к проверке теоретических предпосылок, высказанных их коллегами в 80-х годах прошлого века. Так родилась концепция совершенно нового направления поиска предвестников землетрясений, основанного на регистрации аномального акустического отклика напряжённой среды при воздействии на неё проникающих частиц космического излучения. Для мониторинга состояния среды учёные использовали космогеофизический метод.

«Основа этого метода – космическое излучение, вернее, его глубокопроникающая мюонная компонента, – поясняет Владимир Рябов. – Потоки мюонов, подобно лучам света, освещают верхние пласты Земли, но способны проникать на глубины до десятка километров. В зависимости от состояния сейсмической активности при взаимодействии мюонов среда высвобождает запасённую упругую энергию, что приводит к генерации акустических волн, которые могут быть зафиксированы специальными датчиками, расположенными на поверхности Земли или на некоторой глубине. По амплитуде акустических сигналов определяется уровень сейсмичности».

По мнению учёных, мониторинг подобной акустической эмиссии может быть использован как индикатор готовности сейсмического очага к землетрясению. При этом важен не столько полученный сигнал в конкретный момент времени, сколько его изменение в течение длительного периода.

Пример регистрации акустических сигналов, коррелированных по времени с мюонным триггером (момент времени, показанный вертикальной линией), выработанным при прохождении группы мюонов через детекторы установки. Наблюдение акустического отклика можно интерпретировать как реакцию возбуждения сейсмической неоднородности, находящейся на глубине около 100 метров от установки на прохождение группы мюонов

Эксперименты на Тянь-Шаньской высокогорной научной станции, проведённые летом этого года, показали, что прохождение глубокопроникающей частицы возбуждает акустические отклики в глубине земной коры с неоднородностью. Учёные зарегистрировали некоторое количество таких событий, и это позволило сделать предположения о том, что метод работает.

«Теперь надо проводить более длительный мониторинг, ставить несколько станций, чтобы зондировать достаточно большую площадь в регионе, который сейсмически опасен и на котором располагаются жизненно важные объекты, – считает Рябов. – Мы оценили: чтобы надёжно контролировать обстановку, к примеру, вокруг Алматы, нужно установить восемь станций и проводить наблюдения в течение нескольких лет».

Если эксперименты продолжатся и успешно завершатся, наука получит новый инструмент прогнозирования опасных сейсмических явлений и новые знания о воздействии космического излучения на глобальные природные процессы.

Иллюстрации предоставлены Владимиром Рябовым