10.06.2008

Неравномерное таяние ледников Антарктиды провоцирует мощные землетрясения

Источником загадочных землетрясений, сотрясающих Антарктику по два раза в день, оказался один из ледников. Вместо равномерного сползания в море он постоянно «залипает», продвигаясь рывками по 20–30 сантиметров каждые 12 часов. Учёные полагают, что причина такой периодичности – морские приливы.

Когда семибалльное землетрясение происходит в густонаселённом регионе Земли, число его жертв может измеряться тысячами и десятками тысяч человек. Например – землетрясение магнитудой 7,5, разрушившее тысячи домов в китайской провинции Сычуань, где число жертв уже превысило 50 тысяч человек.

До недавнего времени сейсмологи полагали, что землетрясения магнитудой от семи и выше происходят на Земле один–два раза в месяц. К счастью, далеко не все они приводят к такому числу жертв – чаще всего потому, что потенциальные жертвы в районе эпицентра просто не живут.

Однако, как выяснилось в последнее время, есть на Земле место, где семибалльные землетрясения случаются по два раза на дню – это Западная Антарктида.

Когда в начале нашего века американский сейсмолог Дуглас Уинс из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и его коллеги установили здесь сейсмические датчики, они были поражены регистрируемыми сигналами. С завидной периодичностью, каждые 12 часов, по Западной Антарктиде расходились сейсмические волны, полная энергия которых была эквивалентна землетрясению магнитудой 7. Отголоски этих сигналов регистрировались за тысячи километров от Антарктики – сейсмографами, установленными в Австралии.

Может показаться удивительным, но многочисленные полярники – в особенности гляциологи и исследователи глобального изменения климата, в изобилии населяющие ледники Западной Антарктиды в летние южные месяцы, никаких неудобств по поводу ежедневных лёдотрясений не испытывали. Более того, они их просто не замечали.

Дело в том, что магнитуда (Магнитуда является глобальной, объективной характеристикой землетрясения и не зависит от положения наблюдателя относительно очага и эпицентра) M=7 – это лишь мера полной энергии, которую уносили сейсмические волны от эпицентра землетрясения. Кстати, она соответствует ни много ни мало 30 мегатоннам в тротиловом эквиваленте. Однако разрушительную силу землетрясению на деле придаёт не только амплитуда сдвига земной коры, но и скорость этих сдвигов.

Обычное семибалльное землетрясение длится лишь несколько секунд, что приводит к яростной тряске земной коры. Землетрясения, которые наблюдал Уинс, длились от 10 до 23 минут, то есть были в сотню-другую раз медленнее. Интенсивность толчков при этом не превышала 2–3 баллов. Как правило, чтобы заметить такие сигналы, нужны сейсмографы – ведь даже высоких зданий, в которых могли бы раскачиваться люстры, в Западной Антарктиде нет.

Проанализировав сигналы, полученные с разных сейсмографов, Уинс и его коллеги установили, что источником всех каждодневных толчков был один и тот же участок ледового потока B, или потока Уилланса Западно-антарктического ледового щита. Этот ледник размером примерно 100 км на 200 км и средней толщиной около 600 метров уже задавал загадки учёным. Довольно давно известно, что в отличие от многих своих собратьев, этот ледовый поток не сползает в море с постоянной скоростью, а движется рывками, смещаясь на 20–30 см за шаг. И происходит это также каждые 12 часов.

В работе, опубликованной в последнем выпуске Nature, Уинсу и его коллегам удалось чётко доказать, что такое совпадение – неспроста. Они объединили сейсмические данные с показаниями приборов глобального позиционирования (GPS), установленных по всей длине ледника. Как оказалось, землетрясения происходили ровно в те моменты, когда нижняя часть ледника продвигалась на очередной шажок. Кстати, верхняя часть двигалась при этом почти равномерно. «Почти» – в том числе и потому, что измерить с помощью GPS-датчиков смещения в несколько сантиметров очень непросто.

Теперь уже не кажется удивительным, что эпицентр землетрясений находится ровно там, где течение льда меняет характер с более или менее непрерывного на продвижение рывками. Однако то не была первая пришедшая на ум учёным гипотеза. До сих пор многие полагали, что сейсмические сигналы от ледников происходят, когда от их нависающих над морем краёв откалывается очередной айсберг. Как оказалось, это не так.

По мнению учёных, причина землетрясений – сопротивление какого-то особо тернистого участка, по которому скользит ледник.

К сожалению, подо льдом не видно, что представляет собой скальная ложбина, по которой движется ледник, в эпицентре толчков. Как полагают Уинс и его команда, это может быть небольшое поднятие поперечником несколько километров на полого спускающейся к морю Росса скальной поверхности. Поверхность самого льда в этом месте также слегка приподнята. Однако они не исключают и альтернативной гипотезы, предполагающей, что этот участок по каким-то причинам является более шероховатым или менее смоченным плавящимся под собственным весом льдом – именно возникающая при плавлении льда «смазка» помогает сползанию крупных ледников. В этом случае небольшое поднятие льда в районе эпицентра землетрясений объясняется просто тем обстоятельством, что лёд здесь на некоторое время застаивается, прежде чем очередным рывком двинуться к морю.

Кстати, море, по предположению учёных, играет ключевую роль и в периодичности землетрясений.

А кроме моря Солнце и Луна, из-за которых возникают океанские приливы. Согласно модели Уинса, во время прилива погружённый в море Росса и его льды ледник Уилланса чуть приподнимается, препятствуя естественному сползанию льда выше по течению. Тем временем верхняя, расположенная выше эпицентра землетрясений, часть ледника, продолжает напирать. Как и в самом настоящем землетрясении, напряжение накапливается до тех пор, пока не возникают подходящие условия для его сброса. В случае со льдом, это отлив – нижние слои ледника чуть накреняются, и лёд делает очередной рывок вниз.

Хотя сложно придумать какой-то другой естественный для Антарктиды природный процесс, который обладает 12-часовой периодичностью, связь приливов с землетрясениями остаётся гипотезой. Пока её довольно сложно проверить – учитывая 20-минутную продолжительность «лёдотрясения», точно определить время его начала и конца сложно. Периодичность же приливов из-за взаимного движения Луны и Солнца по небу меняется примерно в тех же пределах. Кроме того, непонятно, как моделировать сложные процессы передачи напряжения от моря вверх по 200-километровому леднику.

В любом случае, уверены авторы, их работа значительно расширяет представления о движении ледников, а главное – даёт гляциологам новый инструмент для исследования их необычных подвижек – сейсмографы, регистрирующие долгопериодические сейсмические колебания.

Источники:

1. Газета.Ru