Геологи из обсерватории глубинного разлома Сан-Андреас (SAFOD) сумели зафиксировать перемены в недрах Земли, которые предшествуют землетрясению. Речь не о слабых толчках, которые сейсмографы ловят за секунды до удара, а о куда более ранних и скрытых от поверхности сигналах. В одном случае аппаратура уловила их за два часа, в другом — за десять часов до того, как земля дрогнула. Десять часов — это время, чтобы вывести людей из зданий, поднять по тревоге пожарных и медиков, остановить опасные производства.

Что за скважины уходят в сердце разлома

Обсерватория SAFOD — не просто набор датчиков на поверхности. Несколько лет назад учёные пробурили здесь две скважины: одну на глубину 2,2 километра, вторую — на 3 километра. Вторая скважина не уходит строго вниз, а отклоняется в сторону, достигая «активной зоны» разлома — той самой, где время от времени рождаются толчки, сотрясающие Калифорнию. За прошедшие годы исследователи опускали в эти скважины разнообразное оборудование и поднимали на поверхность образцы пород. Это дало детальную картину условий внутри разлома, но главный вопрос оставался открытым: можно ли поймать момент, когда напряжение в породах начинает переходить в движение?

Идея, которую проверяли геологи, не нова. Предполагается, что незадолго до землетрясения механическое напряжение в породах меняется настолько, что открываются или закрываются микроскопические трещины. Это влияет на скорость сейсмических волн, бегущих сквозь породу. Проблема всегда была в точности измерений: изменения настолько малы, что засечь их на фоне естественного шума почти невозможно.

Как поймали сигнал за 10 часов

В SAFOD подошли к задаче с иной стороны. В одну скважину опустили излучатель, генерирующий сейсмические волны, во вторую — приёмник, фиксирующий эти колебания. Электроника измеряла скорость прохождения волн между скважинами с очень высокой точностью. И это сработало. Перед двумя небольшими землетрясениями аппаратура зафиксировала перемены в скорости волн. В первом случае сигнал появился за два часа до толчков, во втором — за десять часов.

Для сравнения: существующая японская система раннего предупреждения выдаёт сигнал о землетрясении в среднем за 20 секунд до его начала. Это даёт людям шанс укрыться, но не более. Десять часов — принципиально иной масштаб. Если метод удастся развить и применить к сильным землетрясениям, число жертв можно сократить многократно. Для Калифорнии, где мощного землетрясения ждут давно и с тревогой, это особенно актуально.

Фэнлинь Ню из университета Райса, один из авторов работы, говорит: «Мы очень воодушевлены этими сейсмическими сигналами-предшественниками и планируем серию новых экспериментов, чтобы лучше понять их физическую основу и сроки их возникновения». Пока зафиксированы лишь два случая, и оба — с небольшими землетрясениями. Предстоит выяснить, насколько универсален механизм и как рано он проявляется перед более сильными событиями.

Что ещё пробовали учёные

Попытки предсказывать землетрясения предпринимались не раз, и не только по поведению животных или мышей, хотя и такие «народные» способы обсуждаются до сих пор. Серьёзные исследования выявили несколько многообещающих закономерностей. В разных странах учёные находили связь между будущими землетрясениями и крайне малыми сдвигами тектонических плит, которые фиксируют спутники. Спутники же улавливают изменения потоков инфракрасного излучения от поверхности Земли перед толчками. Ещё один кандидат в предвестники — низкочастотные колебания магнитного поля планеты. Все эти сигналы реальны, но ни один из них пока не дал надёжного метода, который позволял бы предупреждать о землетрясении за часы, а не за секунды.

Эксперимент в SAFOD выделяется тем, что впервые удалось зарегистрировать изменения непосредственно в глубине разлома, а не на поверхности или из космоса. Это прямой взгляд в «кухню» землетрясения. Если дальнейшие опыты подтвердят повторяемость и предсказательную силу таких сигналов, у человечества появится шанс создать систему заблаговременного предупреждения, о которой раньше можно было только мечтать.