Земля... это космическая марионетка: оказалось, что Солнце и Луна могут трясти планету сутками

Солнце и Луна постоянно тянут нашу планету, как марионетку, за гравитационные нити. И результат этого натяжения видит каждый, кто хоть раз стоял на морском берегу во время отлива.


Но вода в океане — лишь самая заметная часть картины: приливы поднимаются и опускаются также в скальных породах и в самой земной коре, а вслед за ними в глубине разломов начинаются особые, ползучие толчки.

В научном журнале JGR Solid Earth опубликована новая модель этого процесса. И она объясняет, почему легкое космическое «поглаживание» способно раскачать границу тектонических плит. Как двум небесным телам удается запускать землетрясения, которые длятся часами и сутками?

Ну очень медленные землетрясения

Обычное землетрясение высвобождает энергию мгновенно и грубо. Медленное действует иначе: разлом смещается плавно, энергия уходит постепенно, и поверхность остается спокойной. Такие события фиксируют только приборы, а люди, живущие прямо над ними, не ощущают ничего.

Именно эти ползучие подвижки и связывают с лунно-солнечными приливами. Когда Солнце и Луна создают в земной коре небольшие, но постоянные приливные напряжения, разломы отвечают медленным скольжением. Сейсмологи фиксировали такую реакцию не один раз, однако точный механизм долго оставался загадкой.



Забавно: напряжение, которое вызывает эти медленные землетрясения, —крошечное, порядка нескольких килопаскалей. Это примерно то давление, что создает легкое нажатие ладонью. И все же даже такая малость способна запустить смещение на некоторых разломах. То есть планета реагирует на то, что, по геологическим меркам, чуть сильнее прикосновения. Иными словами, планету буквально похлопывают по спине, а она отзывается сейсмическими событиями.

На границах тектонических плит

Ученых удивляло: как легкое прикосновение приливных сил умудряется сдвинуть целую плиту? Чтобы это выяснить, они взяли модель пружинного блока и добавили к ней закон трения, который зависит от скорости и состояния контакта. Так получилась упрощенная схема одного участка разлома.



Трение на разломе не фиксировано. Оно колеблется в зависимости от того, с какой скоростью двигаются блоки и насколько плотно прижаты их поверхности. Растет скорость, и трение падает. Падает трение, и скольжение разгоняется еще сильнее. Эта петля обратной связи и порождает весь спектр подвижек: от еле заметного ползания до резкого рывка.

Главное слово тут — резонанс. Авторы предлагают представить, как вы ведете мокрым пальцем по краю винного бокала: движение почти незаметное, а звук рождается чистый и протяжный. Или противный, как повезет. С разломами та же история, только в масштабах целой планеты. Но откликается не каждый, а лишь тот, что смещается равномерно и при этом легко выходит из равновесия.

Качели, которые раскачиваются сами

Каким станет землетрясение, решают две вещи: насколько сильно толкнули разлом и как долго этот толчок длился. Это, конечно, не сами толчки, а приливные силы, которые Луна и Солнце прикладывают к земной коре. Их называют амплитудой и периодом возмущения.

Если амплитуда невелика, разлом просто медленно ползет, тихо и незаметно. Но стоит силе перейти порог, а продолжительности попасть в нужный диапазон, и подвижка начинается с грохотом. Важно и время: период возмущения должен совпасть с тем, сколько разлому нужно, чтобы «откликнуться» на напряжение и перестроить свои свойства, например трение.



Тут и включается резонанс. Даже крошечный толчок раскачивает систему, если попадает в правильный ритм. Как толкать качели в такт: они поднимаются все выше. Расчеты подтверждаются на деле. Медленные землетрясения на юго-западе Японии и в Каскадии, на северо-западе тихоокеанского побережья, часто достигают пика с интервалом примерно 12 и 24 часа, послушно следуя за приливами и отливами. Но та же модель порой рождает и хаотичную, плохо предсказуемую сейсмическую активность со сложным распределением во времени.

Что дальше?

Наверное, вы хотите спросить, зачем нам знать о толчках, которые вообще не ощущаются. Дело в том, что новая модель для чтения приливных волн при медленных землетрясениях в перспективе может помочь с прогнозированием обычных сейсмических событий, которые порой бывают смертельно опасны.

Самое интересное прячется там, где океаническая плита ныряет под материковую — в зонах субдукции Тихоокеанского огненного кольца. Именно там чаще всего случаются «медленные» землетрясения: они длятся часами и сутками, а не секундами, как обычные. Ученые считают, что такие события работают как индикатор: они показывают, как напряжение копится и сбрасывается на стыках плит. А значит, помогают понять, где и какого масштаба может произойти следующий мегаземлетрясение.

А мегаземлетрясения — самые мощные толчки на планете, те, что поднимают разрушительные цунами и способны разбудить уснувшие вулканы. Выходит, за ритмом, который ведет к таким катастрофам, стоит следить, поглядывая не только на сейсмографы, но и на небо.