Επιστήμονες προτείνουν μια αναπάντεχη σύνδεση μεταξύ του καιρού στο Διάστημα και των σεισμών

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Κιότο μελετούν μία νέα θεωρία σχετικά με το πώς ο καιρός του Διαστήματος θα μπορούσε να διασταυρωθεί με τη φυσική των σεισμών. Το μοντέλο τους εξετάζει αν οι μεταβολές στην ιονόσφαιρα θα μπορούσαν, σε σπάνιες περιπτώσεις, να ασκήσουν πρόσθετες ηλεκτρικές δυνάμεις σε ήδη εύθραυστα τμήματα του γήινου φλοιού και να συμβάλλουν στην «πυροδότηση» ενός μεγάλου σεισμού.

Η εργασία αυτή δεν είναι μια μέθοδος πρόβλεψης σεισμών, αλλά περιγράφει μια φυσική διαδικασία που ξεκινά από τις ηλιακές εκλάμψεις και την έντονη ηλιακή δραστηριότητα, η οποία μπορεί να αλλάξει γρήγορα την κατανομή των φορτισμένων σωματιδίων ψηλά πάνω από τη Γη.

Αυτές οι αλλαγές φορτίου στην ιονόσφαιρα μπορούν να μετρηθούν επειδή επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο τα σήματα δορυφορικής πλοήγησης ταξιδεύουν μέσω της ανώτερης ατμόσφαιρας, ένας βασικός λόγος για τον οποίο οι επιστήμονες παρακολουθούν εξ αρχής τη συνολική περιεκτικότητα σε ηλεκτρόνια.

Στο εσωτερικό του φλοιού, το μοντέλο επικεντρώνεται σε ζώνες θραυσμένων πετρωμάτων που μπορούν να παγιδεύσουν νερό σε ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις, φτάνοντας ενδεχομένως σε μια υπερκρίσιμη κατάσταση. Υπό αυτές τις συνθήκες, οι ερευνητές αντιμετωπίζουν την κατεστραμμένη περιοχή ως ηλεκτρικά ενεργή, η οποία λειτουργεί σαν ένας πυκνωτής που συνδέεται μέσω χωρητικής σύζευξης τόσο με την επιφάνεια του εδάφους όσο και με την κατώτερη ιονόσφαιρα. Στην πραγματικότητα, ο φλοιός και η ιονόσφαιρα γίνονται μέρη ενός μεγάλου ηλεκτροστατικού συστήματος και όχι μεμονωμένα στρώματα.

Ηλεκτροστατικές δυνάμεις από την Ηλιακή Δραστηριότητα

Κατά τη διάρκεια έντονων ηλιακών φαινομένων, η πυκνότητα των ηλεκτρονίων στην ιονόσφαιρα μπορεί να αυξηθεί αρκετά ώστε να σχηματιστεί ένα πιο αρνητικά φορτισμένο στρώμα σε χαμηλότερα υψόμετρα. Το μοντέλο προτείνει ότι αυτό το ατμοσφαιρικό φορτίο δεν παραμένει περιορισμένο ψηλά.

Επειδή το σύστημα είναι συνδεδεμένο χωρητικά, η μεταβαλλόμενη ιονισμένη φόρτιση μπορεί να μεταφραστεί σε ενισχυμένα ηλεκτρικά πεδία μέσα σε μικροσκοπικά κενά των θραυσμένων πετρωμάτων του φλοιού, σε κλίμακα νανομέτρων.

Γιατί έχει σημασία αυτό για τους σεισμούς;

Γιατί όμως έχει σημασία για τους σεισμούς; Η πίεση στο εσωτερικό μικρών κοιλοτήτων μπορεί να επηρεάσει τον τρόπο με τον οποίο οι ρωγμές μεγαλώνουν και ενώνονται, ειδικά όταν μια ζώνη ρήγματος βρίσκεται ήδη κοντά στο σημείο θραύσης.

Στους υπολογισμούς της ομάδας του Κιότο, η προκύπτουσα ηλεκτροστατική πίεση μπορεί να φτάσει σε επίπεδα συγκρίσιμα με άλλες ανεπαίσθητες δυνάμεις που είναι γνωστό ότι επηρεάζουν τη σταθερότητα των ρηγμάτων, συμπεριλαμβανομένων των παλιρροϊκών και βαρυτικών καταπονήσεων.

Οι ποσοτικές τους εκτιμήσεις συνδέουν το φαινόμενο με μεγάλες ιονοσφαιρικές διαταραχές που σχετίζονται με ηλιακές εκλάμψεις, οι οποίες αυξάνουν το συνολικό περιεχόμενο ηλεκτρονίων κατά αρκετές δεκάδες μονάδες TEC. Υπό αυτές τις συνθήκες, το μοντέλο δείχνει ότι θα μπορούσαν να αναπτυχθούν ηλεκτροστατικές πιέσεις αρκετών megapascals στο εσωτερικό των κενών του φλοιού, ένα εύρος που είναι αρκετά μεγάλο ώστε να είναι μηχανικά σημαντικό στο κατάλληλο περιβάλλον.

Πριν από ορισμένους μεγάλους σεισμούς, οι επιστήμονες έχουν αναφέρει ασυνήθιστη ιονοσφαιρική συμπεριφορά, όπως υψηλότερη πυκνότητα ηλεκτρονίων, χαμηλότερο ιονοσφαιρικό υψόμετρο και ασυνήθιστα αργή διάδοση ιονοσφαιρικών διαταραχών μέσης κλίμακας. Ιστορικά, τέτοια σήματα ερμηνεύονταν συνήθως ως συνέπειες της συσσώρευσης τάσης στον φλοιό, και όχι ως επιδράσεις που θα μπορούσαν επίσης να ανατροφοδοτήσουν τις διαδικασίες θραύσης του φλοιού.

Ένα πλαίσιο αμφίδρομης αλληλεπίδρασης

Το νέο μοντέλο παρέχει μια συμπληρωματική οπτική, προτείνοντας μια αμφίδρομη αλληλεπίδραση: ενώ οι διεργασίες του φλοιού μπορεί να επηρεάζουν την ιονόσφαιρα, οι ίδιες οι ιονοσφαιρικές διαταραχές ενδέχεται επίσης να ασκούν δυνάμεις ανατροφοδότησης στον φλοιό.

Αυτό το πλαίσιο προσφέρει μια πιθανή φυσική εξήγηση που συνδέει τα φαινόμενα του διαστημικού καιρού με τις σεισμικές διεργασίες, χωρίς να επικαλείται μια άμεση σχέση αιτιότητας. Η μελέτη εξετάζει πρόσφατους μεγάλους σεισμούς στην Ιαπωνία, συμπεριλαμβανομένου του σεισμού στη χερσόνησο Νότο το 2024, ως παραδείγματα που είναι χρονικά συνεπή με τον προτεινόμενο μηχανισμό. Σε αυτές τις περιπτώσεις, έντονη δραστηριότητα ηλιακών εκλάμψεων σημειώθηκε λίγο πριν από τα σεισμικά γεγονότα.

Οι συγγραφείς τονίζουν ότι μια τέτοια χρονική σύμπτωση δεν τεκμηριώνει άμεση αιτιότητα, αλλά είναι συμβατή με ένα σενάριο στο οποίο οι ιονοσφαιρικές διαταραχές δρουν ως συμβαλλόμενος παράγοντας όταν ο φλοιός βρίσκεται ήδη σε κρίσιμη κατάσταση. Ενσωματώνοντας έννοιες από τη φυσική του πλάσματος, την ατμοσφαιρική επιστήμη και τη γεωφυσική, το προτεινόμενο μοντέλο διευρύνει τη συμβατική θεώρηση των σεισμών ως αποκλειστικά εσωτερικών διεργασιών της Γης.

Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η παρακολούθηση των ιονοσφαιρικών συνθηκών, σε συνδυασμό με υπόγειες παρατηρήσεις, μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση της επιστημονικής κατανόησης των διαδικασιών έναρξης των σεισμών και στην εκτίμηση του σεισμικού κινδύνου.

Η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στον συνδυασμό της ιονοσφαιρικής τομογραφίας υψηλής ανάλυσης μέσω GNSS με δεδομένα διαστημικού καιρού, προκειμένου να αποσαφηνιστούν οι συνθήκες υπό τις οποίες οι ιονοσφαιρικές διαταραχές ενδέχεται να ασκήσουν σημαντική ηλεκτροστατική επιρροή στον φλοιό της Γης.

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ Αστρονομική παρέλαση τον Φεβρουάριο με εμφάνιση έξι πλανητών: Πώς και πότε θα είναι ορατό το σπάνιο φαινόμενο