Универсальный и приемлемо точный метод, позволяющий предсказывать не только время землетрясения (в сейсмически активных зонах они происходят регулярно), но и его магнитуду, что намного важней для прогнозирования техногенных и гуманитарных катастроф, в науке пока отсутствует. Слабую надежду, что такой метод можно разработать, в 70-х годах прошлого века питали модная теория катастроф и успехи стохастической динамики, однако быстро стало ясно, что в случае землетрясений предлагаемые ими модели носят хороший описательный, но совершенно никакой прогностический характер.
В настоящее время в отношении приемлемо точных сейсмопрогнозов научное сообщество разделилось на пессимистов и осторожных оптимистов.
Первые считают, что хаотическая компонента в сейсмических моделях всегда будет перевешивать детерминистскую. Вторые полагают, что если не универсальная, то локальная и достаточно точная модель сейсмической активности для отдельно взятых территорий вполне может быть построена при условии, что будут накоплены данные о сейсмическом поведении этих участков в прошлом.<2>
Похоже, что новый метод «ископаемой сейсмографии», открытый в Университете Тель-Авива и опубликованный в журнале Geology, дает конкретный повод для такого оптимизма.
На разработку метода, который в будущем можно применять для надежной оценки рисков при строительстве на границах водоемов сейсмоуязвимых технических объектов, таких как гидро- и атомные электростанции, сотрудников университета подтолкнул необычный феномен, наблюдаемый в осадочных отложениях Мертвого моря. При исследовании вертикальных срезов донных отложений обнаружилось, что некоторые низлежащие и более плотные слои осадков регулярно «наползают» на верхние — менее плотные и более молодые, образуя своеобразные узоры, похожие на волновые завихрения в жидких и газовых средах.
Данные завихрения представляют собой результат хорошо изученного явления, известного как неустойчивость Кельвина — Гельмгольца, возникающая на границе двух контактирующих сред, между скоростями которых существует достаточно большая разница.
Примером неустойчивость Кельвина — Гельмгольца являются волны, возникающие на поверхности озера при сильном ветре, облака особой формы в атмосфере Земли или же изгибы дуг полярных сияний в магнитосферной плазме.<3>
Авторы работы предположили, что причиной такого перемешивания осадочных слоев Мертвого моря могли быть одномоментные встряски, спровоцированные толчками сейсмической природы, а разница в плотности осадков давала разную скорость в движении контактирующих слоев относительно друг друга. В результате исследователи провели картирование места, времени и, главное, интенсивности толчков в конкретном регионе на больших временных интервалах в прошлом.
Новаторство метода, который его авторы назвали «древним сейсмографом», в том, что так глубоко в прошлое подробная сейсмическая история никогда не углублялась, ограничиваясь, как правило, периодом не более ста лет для отдельных сейсмически опасных регионов, то есть временем точных инструментальных замеров сейсмической активности.
Имея на руках такую карту, можно оценить прогностический риск не только частоты подземных толчков, но также их интенсивности. Современные методы предсказания толчков, в том числе инструментальные, с последней задачей не справляются. Так, действующая Глобальная сеть по прогнозированию землетрясений (GNFE) предсказала японское землетрясение 11 марта за трое суток (http://seismonet.org/page.html?id_node=130&id_file=129), однако предсказанная сетью магнитуда равнялась 5 единицам — почти на четыре единицы меньше, чем реальная магнитуда, достигшая 8,9. <4>Шкала магнитуд логарифмическая, то есть четыре единицы шкалы дают разницу 30 в четвертой степени единиц освобожденной сейсмической энергии.
Понятно, что такой прогноз не представляет особой ценности для японцев.
А вот использование «ископаемой сейсмографии» в районах, граничных с большими водоемами, где можно проследить в деталях сейсмическую историю на материале деформированных осадочных слоев, даст достаточно уверенный прогноз не только сейсмической активности, но также интенсивности происходящих здесь землетрясений. А такая информация критически важна в случае со строительством АЭС. Одно дело — ставить АЭС в зоне, где ее оборудование и конструкция могут без труда выдержать подземные толчки. Другое — в месте, где АЭС может быть физически разрушена. Гадать в таких случаях бесполезно — слишком велики риски.
Зато интересно, что связь между формой облаков, землетрясением и атомной энергией может сделать из гадания на кофейной гуще, где тоже наблюдается неустойчивость Кельвина — Гельмгольца, точную науку.