Землетрясение 2011 года сдвинуло Японию — причиной вероятно стали сейсмические волны, отскочившие от ядра Земли

Землетрясение у восточного побережья Японии 2011 года, известное как Тохоку-Оки, было настолько мощным, что вызвало смещение всей территории страны — в некоторых районах до пяти-шести миллиметров. Это «экстраординарное наблюдение», описанное в новом исследовании, опубликованном в журнале «Сайенс», было вызвано сейсмическими волнами, отразившимися от ядра Земли. Это никогда ранее не наблюдавшееся явление может представлять собой новый тип опасности, связанный с землетрясениями.

Исследовательская группа под руководством Санъён Пак, доцента геофизики Чикагского университета, использовала обширный набор данных глобальной навигационной спутниковой системы для документирования незаметных движений на станциях по всей Японии в течение нескольких минут после землетрясения Тохоку-Оки 2011 года. Увиденное озадачило учёных. «Мы все были сначала сбиты с толку этими наблюдениями», — сказала Пак, имея в виду движение Японии. «Это было настолько необычно, что мы потратили много времени, рассматривая различные возможности».

После того как исследователи исключили другие возможные объяснения, такие как ошибка обработки данных глобальной навигационной спутниковой системы, они пришли к выводу, что так называемые волны ScS — сейсмические волны, которые проходят через мантию Земли, отражаются от её железного ядра и возвращаются на поверхность — заставили Японию сместиться с места.

Пять или шесть миллиметров — примерно длина ногтя на мизинце взрослого человека — могут показаться незначительными. Нередко земля смещается гораздо больше во время землетрясений, вызывая «смещения», когда, скажем, можно увидеть разорванную дорогу. Но эти движения обычно локализованы в районах вблизи центра землетрясения. До сих пор исследователям никогда не удавалось задокументировать движение суши в таком масштабе — целая страна, «сдвинутая» волнами ScS.

«Динамическое триггерное воздействие землетрясений», когда сейсмические волны от одного землетрясения «подталкивают» разлом, уже готовый к разрыву, хорошо задокументировано. Однако эта работа описывает ранее не признанный источник такого типа воздействия — волны ScS. Наблюдения за вызванным скольжением от этого источника на площади, в шесть-семь раз превышающей площадь, разорвавшуюся во время основного толчка, являются экстраординарными.

В данном случае волнам, порождённым землетрясением, потребовалось около 15 минут, чтобы достичь ядра Земли и вернуться обратно. «Скольжение», по-видимому, произошло постепенно, возможно, в течение примерно 100 или 200 секунд, так что люди в Японии, вероятно, не почувствовали его. Однако неясно, будет ли это справедливо для будущих смещений, вызванных волнами ScS в Японии или других местах.

Необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше понять, почему именно это землетрясение заставило Японию сместиться и могут ли будущие подобные события быть более разрушительными. Землетрясение Тохоку-Оки было одним из самых крупных и разрушительных в мире: первоначальный толчок и последовавшее за ним цунами унесли жизни более 18 тысяч человек и нанесли ущерб, оцениваемый в 220 миллиардов долларов (в ценах 2011 года).

Новые данные могут помочь людям во всём мире лучше подготовиться к возможным опасностям, скрытым в последствиях землетрясений. «Мы должны осознавать тот факт, что может произойти потенциальное воздействие на разломы через много минут после того, как основная тряска землетрясения прошла», — сказала Пак. Этот «новый тип сейсмической опасности» заслуживает внимания. Открытие показывает, что даже после того, как основная волна землетрясения утихает, скрытые процессы в недрах Земли могут продолжать влиять на поверхность, и это может иметь далеко идущие последствия.

Понимание этих процессов, вероятно, изменит подходы к оценке рисков и планированию в регионах, подверженных землетрясениям. Теперь учёным предстоит выяснить, как часто происходят такие события и могут ли они усиливать разрушительные последствия уже случившихся катастроф. Эта работа открывает новую главу в изучении землетрясений и их скрытых последствий.