Πρόβλεψη των σεισμών από το διάστημα

Από την ιστοσελίδα pupularmechanics.com, 22 Νοεμβρίου 2003

Η τεχνολογία που βασίζεται στους δορυφόρους μπορεί να βοηθήσει τους γεωλόγους να προσδιορίσουν τον τρόπο  μετακίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών, που προηγούνται των σημαντικών σεισμών.

Μπορεί να το έδαφος να μας φαίνεται στερεό αλλά δεν είναι. Οι πλάκες δεν σταματάνε να κινούνται ποτέ, όπως ο καθένας μας μπορεί να δει σε ένα ειδικό χάρτη της Γης από τη NASA σε πραγματικό χρόνο (Μπορείτε να δείτε επίσης και τον χάρτη της Ευρώπης με τους πρόσφατους σεισμούς και της Ελλάδας).

Τα στοιχεία για τη δημιουργία του χάρτη προέρχονται από ένα δίκτυο αισθητήρων μετακίνησης του εδάφους, που χρησιμοποιούνται από τα ερευνητικά εργαστήρια σεισμολογίας σε όλο τον κόσμο.

Τα στοιχεία από αυτά τα δίκτυα έχουν βοηθήσει τους γεωλόγους να καταλάβουν τους σεισμούς και τους μηχανικούς να ελαχιστοποιήσουν τη ζημιά των κτιρίων. Όμως, μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν στοιχεία για το πού και πότε θα χτυπήσει ο επόμενος φονικός σεισμός.

Μέχρι όμως τα τέλη του 2004, ένα νέο ισχυρό εργαλείο που ονομάζεται QuakeSim θα κάνει την πρόβλεψη σεισμού να μην είναι πια εικασία.

Οι γεωλόγοι περιγράφουν τον πλανήτη ως μια σειρά πλακών που επιπλέουν πάνω σε ένα ρευστό. Στις θέσεις όπου τρίβονται μεταξύ τους οι λιθοσφαιρικές πλάκες, οι ρωγμές, δημιουρηείται τεράστια πίεση και έτσι μετακινείται το έδαφος.

"Η παραμόρφωση του γήινου φλοιού και η αλληλεπίδραση μεταξύ των σεισμικών ρωγμών είναι μια σύνθετη τρισδιάστατη διαδικασία που συμβαίνει για χιλιάδες χρόνια", λέει ο Andrea Donnellan, επιστήμονας στο Jet Propulsion Laboratory της NASA (JPL) στην Πασαντένα της Καλιφόρνιας. Αυτός είναι ο επικεφαλής του προγράμματος προσομοίωσης των σεισμών, QuakeSim.

"Η μελέτη αυτών των αλληλεπιδράσεων απαιτεί περίπλοκα μοντέλα προσομοίωσης και  υπερυπολογιστές υψηλής απόδοσης"

Το QuakeSim χρησιμοποιεί το παγκόσμιο σύστημα προσδιορισμού της θέσης GPS  και το InSAR. Το GPS βοηθάει για να υπολογιστούν το γεωγραφικό πλάτος, το γεωγραφικό μήκος και η ανύψωση του εδάφους. Κι αυτό επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ενός σμήνους δορυφόρων. Οι δέκτες GPS τοποθετούνται κατά μήκος των ρωγμών και άλλων κρίσιμων θέσεων.

Κοιτάζοντας τις αλλαγές στα στοιχεία του γεωγραφικού πλάτους, του γεωγραφικού μήκους και της ανύψωσης, οι γεωλόγοι μπορούν να πουν όχι μόνο πότε μια τεκτονική πλάκα έχει μετακινηθεί, αλλά και σε ποια κατεύθυνση και το πόσο γρήγορα. Καταρχήν, οι αυξήσεις στη μετακίνηση προμηνύουν ένα νέο σεισμό.

Το InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar), μετρά την "ηρεμία" ή τις κανονικές κινήσεις, που δεν οφείλονται σε σεισμούς και που συνδέονται με τις τεκτονικές πλάκες καθώς και τις γρήγορες μετατοπίσεις που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια ενός σεισμού.

Για να κάνουν τη μελέτη των σεισμών, των τεκτονικών πλακών και των ηφαιστείων, ομάδες από διάφορα εργαστήρια της NASA, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, το Πανεπιστήμιο Brown στο Rhode Island και το Πανεπιστήμιο της Ινδιάνα, ανέπτυξαν τρία εργαλεία προσομοίωσης, που ονομάστηκαν Park, Virtual California και GeoFEST.

Το Park είναι βασισμένο στη σημερινή γνώση που έχουμε για το ρυθμό μετακίνησης και τριβής σε ένα πολύ καλά μελετημένο τμήμα της ρωγμής του Αγίου Αντρέα στην Καλιφόρνια. Χρησιμοποιείται για να δούμε πώς συμπεριφέρεται σε έναν σεισμό μια συγκεκριμένη ρωγμή. Για να το κάνει αυτό απαιτείται ένα τεράστιο ποσό υπολογιστικής ισχύος, που σε μερικές περιπτώσεις φτάνει την ισχύ 1024 προσωπικών υπολογιστών.

Το Virtual California (Εικονική Καλιφόρνια) μιμείται με ποιο τρόπο τα εκατοντάδες ανεξάρτητα τμήματα της ρωγμής της Καλιφόρνιας  αλληλεπιδρούν. Αυτό θα βοηθήσει τους επιστήμονες να προβλέψουν τους σεισμούς τους μεγαλύτερους από 6 ρίχτερ.

Το GeoFEST (Geophysical Finite Element Simulation Tool), δημιουργεί 2D και τρισδιάστατα μοντέλα της πίεσης και της έντασης στο γήινο φλοιό και τον ανώτερο μανδύα. Τελικά θα είναι σε θέση να εξετάσει ολόκληρο το σύστημα των αλληλεπιδρώντας ρωγμών στη Νότια Καλιφόρνια. Επίσης κι αυτό το πρόγραμμα θα απαιτήσει πολύ μεγάλη υπολογιστική ισχύ από τους υπερυπολογιστές της NASA (Goddard, Ames και JPL).

Αλλά με ποιό τρόπο μπορεί να γίνει πρόβλεψη των σεισμών, αν συγχωνευτεί η διαστημική τεχνολογία και η τεχνολογίας των υπερυπολογιστών;

Με το QuakeSim οι επιστήμονες έδωσαν μια πρόγευση, το 2000, όταν προσπάθησαν να προσδιορίσουν τα μέρη της Καλιφόρνιας που έχουν πιθανότητα να ζήσουν ένα σεισμό μεγέθους 5 ή και μεγαλύτερου ακόμα μέχρι το 2010.

Από τότε που δημοσιεύθηκαν τα αποτελέσματα, πέντε τέτοιοι σεισμοί έχουν εμφανιστεί σε απόσταση 7 μιλίων από τις προβλεφθείσες, υψηλού κινδύνου, ζώνες.

Ένας εκπρόσωπος της υπηρεσίας JPL λέει ότι η πιθανότητα της πρόβλεψης με τέτοια ακρίβεια αντιστοιχεί σε 1 προς 100.000.