О б р а т н а я с в я з ь
Заказать обратный звонок
Имя*
Телефон*
Комментарий
(044) 390-71-26 (044) 495-28-29

Новость добавлена 28.12.2019

Дроны раскрывают опасность землетрясения, скрытую в глубоководной зоне океана

На Земле нет подобных сил, проявляемых в зоне субдукции (движения земной коры по разломам). Скольжения вдоль этих разломов, обнаруженные там, где плиты плотной океанской коры погружаются под материки, вызывают самые разрушительные землетрясения и цунами в мире: 1964 год на Аляске; 2004 год в Индонезии; 2011 в Японии. Но многое остается неизвестным о том, как эти разломы скользят и удерживаются между катастрофами.

GPS сигналы, позволяющие отслеживать движения земной коры, не могут проникнуть в глубоководные зоны. Для измерения движения под водой, ученые используют следующий подход, при котором корабль отслеживает положение акустических маяков на морском дне, а корабль, в свою очередь, определяет свое местоположение с помощью GPS. В настоящее время команда во главе с Дэвидом Чэдвеллом - геофизиком из Института океанографии им. Скриппса в Сан-Диего (Калифорния), нашла способ сократить расходы, заменив дорогие в эксплуатации корабли океанскими беспилотниками (дронами).

"Это будет иметь огромное значение", - говорит Лаура Уоллес - ученый-геодезист из  организации GNS Science в Лоуэр-Хатте (Новая Зеландия). В прошлом месяце Национальный научный фонд США (NSF) одобрил этот подход, объявив грант в размере 5,5 млн. долларов США для команды Чедвелла на покупку маяков для 16 участков морского дна и трех беспилотных аппаратов для их мониторинга, что позволит более чем вдвое увеличить возможность американских ученых отслеживать перемещения дна океана.

Ученые Земли используют GPS приемники для определения напряжений, которые тихо накапливается между землетрясениями. Например, в зоне субдукции Каскадия на северо-западе Тихого океана получаемые от наземных GPS станций данные позволяют говорить о том, что накопились достаточные напряжения, чтобы вызвать землетрясение магнитудой 9 баллов, когда разлом окончательно разорвется. Но наземные измерения также указывают и на то, что напряжения вдоль середины разлома, у побережья Орегона, снимаются с помощью безобидного проскальзывания, называемого ползучестью. Это позволяет предположить, что разлом может разрываться частями, в результате серии независимых, более мелких землетрясений. "Но без морских измерений ученые видят только половину картины", - говорит Гарольд Тобин - геофизик из Вашингтонского университета в Сиэтле.

Акустическое и GPS (акустично-спутниковое) отслеживание морского дна с корабля - является дорогостоящим способом получения этих данных. За последние 10 лет Япония потратила более 3 миллиардов долларов на такую акустично-спутниковую систему для мониторинга опасных морских разломов. К 2020 году японская акустично-спутниковая сеть будет состоять из 27 станций, каждая из которых будет состоять из нескольких маяков.

На нескольких участках, которые работали во время землетрясения в Тохоку в 2011 году, обнаружилось, что разлом проскользнул более чем на 30 метров в его неглубоких участках, вызвав разрушительное цунами. С тех пор постоянный мониторинг, проводимый каждые 2 месяца с помощью посещения кораблей, показал, что напряжения нерегулярно накапливаются по всей протяженности сдвига. "Анализ напряжений позволяет точно сказать, где находятся очаги, которые прорвутся при следующем землетрясении", - говорит Ноэль Бартлоу - геофизик из Калифорнийского университета в Беркли, который является участником нового гранта NSF.

Еще более впечатляющими являются полученные данные о разрыве разлома, который произошел за несколько недель, а не минут, до землетрясения 2011 года в Тохоку и в других местах. Возможно, такое «медленное проскальзывание» регулярно предшествует землетрясениям вдоль зон субдукции и может быть использовано в качестве предупреждения, говорит Пол Сегалл - геофизик из Стэнфордского университета в Пало-Альто (Калифорния). По его словам: " Это будет иметь огромные социальные последствия".

Но для слежения за акустическими маяками требуются исследовательские суда с двигателями, управляемыми с помощью GPS навигации (суда должны двигаться по предписанным траекториям), стоимость которых составляет до 50 000 долларов в день. Эти измерения по своей природе являются периодическими, зависимыми от посещения судами.

В 2012 году Чэдвелл начал исследовать возможность замены корабля волновым глайдером (Wave Glider), разработанного компанией Liquid Robotics в Саннивейле (Калифорния). Беспилотный аппарат (дрон) представляет собой надводное судно длиной 3 метра, привязанное к "водным саням"), расположенным на глубине 8 метров, и покрытым колеблющимися плавниками (стабилизаторами оперения), которые аккумулируют энергию от океанских волн. Эксплуатационные затраты всего 500 долларов в день, при этом беспилотник может нести GPS приемник и неделями задерживаться в ограниченном круге над маяками на морском дне. Во время испытаний в 2016 году в Каскадии плавание глайдера продолжалось 40 дней и он проплыл почти 500 километров; его практическая бесшумность намного меньше влияла на звуковой сигнал, чем судовой двигатель. С тех пор команда Чедвелла использовала беспилотники каждое лето на шести площадках в Каскадии, наряду с другими на Аляске и в Новой Зеландии.

NSF пока не решил, где будет развернуто новое оборудование, закупку которого он финансирует, но оборудования достаточно, чтобы детально охватить одну зону субдукции и, возможно, даже несколько. Модельные исследования показывают, что каждый новый участок морского дна будет добавлять столько же знаний, сколько и 30 GPS станций на суше. И их использование не ограничено зонами субдукции, говорит Чедуэлл. Они могут быть размещены в местах, где расстилаются тектонические плиты, которые почти все находятся под водой. Или они могут быть установлены на флангах подводных вулканов, которые раздуваются до извержения.

Многие надеются, что грант NSF станет авансовым платежом для гораздо более крупного проекта, известного как Обсерватория наблюдения зон субдукции и теперь называемого SZ4D, который будет стоить сотни миллионов долларов и будет интенсивно контролировать зоны субдукции - возможно, даже фиксируя землетрясение с магнитудой 9 в действии. Тобин, который руководит планированием SZ4D, говорит: "Практически все видят в этом первый строительный блок для этой инфраструктуры".