З в о р о т н і й д з в і н о к
Запросити зворотній дзвінок
Ім'я*
Телефон*
Коментар
(044) 390-71-26 (044) 495-28-29

Новина від 28.12.2019

Дрони розкривають небезпеку землетрусу, приховану в глибоководній зоні океану

На Землі немає подібних сил, які проявляються в зоні субдукції (рухи земної кори по розломах). Ковзання уздовж цих розломів, виявлені там, де плити щільної океанської кори занурюються під материки, викликають самі руйнівні землетруси і цунамі в світі: 1964 рік на Алясці; 2004 рік у Індонезії; 2011 у Японії. Але багато чого залишається невідомим про те, як ці розломи ковзають і утримуються між катастрофами.

GPS сигнали, що дозволяють відслідковувати рух земної кори, не можуть проникнути в глибоководні зони. Для вимірювання руху під водою, вчені використовують наступний підхід, при якому корабель відстежує становище акустичних маяків на морському дні, а корабель, в свою чергу, визначає своє місце розташування за допомогою GPS. В даний час команда на чолі з Девідом Чедвеллом - геофізиком з Інституту океанографії ім. Скріппса в Сан-Дієго (Каліфорнія), знайшла спосіб скоротити витрати, замінивши дорогі в експлуатації кораблі океанськими безпілотниками (дронами).

"Це буде мати величезне значення", - говорить Лаура Уоллес - вчений-геодезист з організації GNS Science в Лоуер-Хатт (Нова Зеландія). Минулого місяця Національний науковий фонд США (NSF) схвалив цей підхід, оголосивши грант в розмірі 5,5 млн. доларів США для команди Чедвелла на купівлю маяків для 16 ділянок морського дна і трьох безпілотних апаратів для їх моніторингу, що дозволить більш ніж удвічі збільшити можливість американських вчених відстежувати переміщення дна океану.

Вчені Землі використовують GPS приймачі для визначення напружень, які тихо накопичуються між землетрусами. Наприклад, в зоні субдукції Каскадія на північному заході Тихого океану одержувані від наземних GPS станцій дані дозволяють говорити про те, що накопичилися достатні напруги, щоб викликати землетрус магнітудою 9 балів, коли розлом остаточно розірветься. Але наземні вимірювання також вказують і на те, що напруги вздовж середини розлому, біля узбережжя Орегона, знімаються за допомогою нешкідливого прослизання, званого повзучістю. Це дозволяє припустити, що розлом може розриватися частинами, в результаті серії незалежних, більш дрібних землетрусів. "Але без морських вимірювань вчені бачать тільки половину картини", - каже Гарольд Тобін - геофізик з Вашингтонського університету в Сієтлі.

Акустичне і GPS (акустично-супутникове) відстеження морського дна з корабля - є дорогим способом отримання цих даних. За останні 10 років Японія витратила понад 3 мільярдів доларів на таку акустично-супутникову систему для моніторингу небезпечних морських розломів. До 2020 року японська акустично-супутникова мережа буде складатися з 27 станцій, кожна з яких буде складатися з декількох маяків.

На кількох ділянках, які працювали під час землетрусу в Тохоку в 2011 році, виявилося, що розлом прослизнув більш ніж на 30 метрів в його неглибоких ділянках, викликавши руйнівне цунамі. З тих пір постійний моніторинг, що проводиться кожні 2 місяці за допомогою відвідування кораблів, показав, що напруги нерегулярно накопичуються по всій протяжності зсуву. "Аналіз напруг дозволяє точно сказати, де знаходяться осередки, які прорвуться при наступному землетрусі", - говорить Ноель Бартлоу - геофізик з Каліфорнійського університету в Берклі, який є учасником нового гранту NSF.

Ще більш вражаючими є отримані дані про розрив розлому, який стався за кілька тижнів, а не хвилин, до землетрусу 2011 року в Тохоку і в інших місцях. "Можливо, таке повільне прослизання регулярно передує землетрусам уздовж зон субдукції і може бути використано в якості попередження", - говорить Пол Сегалла - геофізик з Стенфордського університету в Пало-Альто (Каліфорнія). За його словами: "Це буде мати величезні соціальні наслідки".

Але для стеження за акустичними маяками потрібні дослідні судна з двигунами, керованими за допомогою GPS навігації (судна повинні рухатися по запропонованим траєкторіях), вартість яких становить до 50 000 доларів в день. Ці вимірювання за своєю природою є періодичними, залежними від відвідування суднами.

У 2012 році Чедвелл почав досліджувати можливість заміни корабля хвильовим глайдером (Wave Glider), розробленим компанією Liquid Robotics в Саннівейл (Каліфорнія). Безпілотний апарат (дрон) являє собою надводне судно довжиною 3 метри, прив'язане до "водних саней"), розташованих на глибині 8 метрів, і покрите плавниками (стабілізаторами оперення), що хитаються і які акумулюють енергію від океанських хвиль. Експлуатаційні витрати всього 500 доларів в день, при цьому безпілотник може нести GPS приймач і тижнями затримуватися в обмеженому колі над маяками на морському дні. Під час випробувань в 2016 році в Каскадії плавання глайдера тривало 40 днів і він проплив майже 500 кілометрів; його практична безшумність набагато менше впливала на звуковий сигнал, ніж судновий двигун. З тих пір команда Чедвелла використовувала безпілотники щоліта на шести майданчиках в каскаді, поряд з іншими на Алясці і в Новій Зеландії.

NSF поки не вирішив, де буде розгорнуто нове обладнання, закупівлю якого він фінансує, але обладнання досить, щоб детально охопити одну зону субдукції і, можливо, навіть кілька. Модельні дослідження показують, що кожна нова ділянка морського дна буде додавати стільки ж знань, скільки і 30 GPS станцій на суші. І їх використання не обмежене зонами субдукції, каже Чедуелл. Вони можуть бути розміщені в місцях, де стеляться тектонічні плити, які майже всі знаходяться під водою. Або вони можуть бути встановлені на флангах підводних вулканів, які роздуваються до виверження.

Багато хто сподівається, що грант NSF стане авансовим платежем для набагато більшого проекту, відомого як Обсерваторія спостереження зон субдукції і тепер званого SZ4D, який буде коштувати сотні мільйонів доларів і буде інтенсивно контролювати зони субдукції - можливо, навіть фіксуючи землетрус з магнітудою 9 в дії. Тобін, який керує плануванням SZ4D, каже: "Практично всі бачать в цьому перший будівельний блок для цієї інфраструктури".