Тектонические плиты Земли - инфографика

Внешняя оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней мантии, называется литосферой. Литосфера состоит из огромных плит, известных как тектонические плиты и десятка плит поменьше.

Тепло мантии Земли приводит в движение тектонические плиты. Когда тектонические плиты сталкиваются, подминаются или скользят друг относительно друга, то появляются горы или впадины. При этом эти процессы сопровождаются землетрясениями и вулканической активностью.

Движение плит передвигает и континенты. Ученые выяснили, что около 270 миллионов лет назад на Земле существовал суперконтинент Пангея, окруженный огромным морем, под названием Панталасса.

Движение плит раскололо Пангею и спустя 270 миллионов лет мы видим расположение континентов как сейчас. Но ученые полагают, что через 250 миллионов лет все плиты и континенты опять сойдутся в один огромный суперконтинент.

Сходящиеся границы возникают там, где сталкиваются две плиты и одна из них (более плотная) уходит под другую. Этот процесс называется субдукция. Как только плита встречается с мантией она начинает плавиться и часть магмы поднимается на поверхность через вулканы.

Расходящиеся границы возникают, где две плиты расходятся друг от друга, образуя трещину. При этом магма поднимается из глубин и заполняет пространство. Если трещина возникает на дне океана, то возникает срединноокеанический хребет. Если это происходит на суше, то возникают разломы и рифтовые долины.

Границы трансформации возникают? когда плиты движутся относительно друг друга параллельно. Из-за трения плиты не могут просто скользить друг относительно друга, возникает напряжение и когда напряжение достигает определенного порога, то высвобождается в виде землетрясения.

Почему Сложно Предсказывать Землетрясения

6 февраля 2023 года, Турцию и Сирию потрясло сильное землетрясение в 7,8 баллов по шкале Рихтера. Огромное количество разрушений зданий и инфраструктурных объектов, количество жертв исчисляется тысячами.

В сети, как это обычно бывает, разразились бурные дискуссии вокруг вопроса: а почему заранее не могут предсказать землетрясение?

Ответ сложный и ученые десятилетиями совершенствуют приборы мониторинга земной коры, средств анализа и методик прогнозирования. Тем не менее по данным Всемирной организации здравоохранения, за последние двадцать лет, почти половина всех смертей от стихийных бедствий приходится на землетрясения.

Сложность предсказания землетрясения заключается в сложности анализа состояния Земной коры. Даже самые лучшие методики могут предсказать бедствие за несколько секунд, в лучшем случаем минут до. Даже если предупреждение оперативно разослать по гаджетам людей, что находятся в опасной зоне, время реагирования слишком мало, чтобы люди успели обезопасить себя.

В наше время, когда активно развиваются системы искусственного интеллекта, ученые и инженеры довольно пессимистично оценивают возможность появления технологий, что помогут предсказывать землетрясения сильно заранее. Важен еще один аспект, это ложные срабатывания системы раннего предупреждения, множественные ложные предупреждения могут принести не меньше вреда, чем само землетрясение.

В основе землетрясения лежит механизм резкого смещения литосферных плит. Земная кора состоит из множество подвижных литосферных плит, которые плавают по поверхности магмы. Плиты сталкиваются и расходятся, а так же могут двигаться друг относительно друга и "тереться" краями. Некоторые плиты двигаются быстро, некоторые медленнее, но по меркам человеческой жизни очень и очень медленно, поэтому мы этого даже не замечаем.

Самое землетрясение можно описать по аналогии, как если бы мы откручивали ржавую гайку с болта. Мы прилагаем усилие, что бы отвернуть гайку, ржавчина нам мешает, но она медленно поддается. В какой-то момент происходит срыв и гайка идет лучше. Ржавая гайка и болт как аналогия трения двух литосферных плит: обе двигаются и соприкасаются, но в определенный момент может произойти срыв. Задача геологов суметь предсказать событие в масштабе целых регионов планеты. Очень сложная задача, учитывая, что заглянуть под землю человек не может.

В последнее время геологи уже стараются не предсказать конкретное событие в конкретной точке, а дать вероятностную оценку. У ученых есть огромный парк сейсмографов, разбросанных по всей планете, спутники и исторические записи,  которые помогли выявить сейсмически-опасные области. Статистический анализ и моделирование позволяют сделать вероятностную оценку землетрясения в той или иной точке. Но весь парк инструментов, современные алгоритмы и огромные вычислительные мощности и сейчас не дают особого успеха.

Прогнозирование как таковое умерло в 2004 году. Еще в 1980-х годах ученые геологи выявили разлом Сан-Андреас в Калифорнии (США). Ученые проанализировали огромное количество данных и сделали прогноз, что в 1993 году произойдет довольно сильное землетрясение в Калифорнии. Однако это не произошло, зато оно случилось в 2004 году и без предупреждения. С тех пор ученые не делают прогнозов в части землетрясений.

В США развернута система уведомления населения о землетрясения ShakeAlert. Она работает следующим образом. Сеть сейсмографов установлена по территории Соединенных Штатов, она фиксирует начало землетрясения в определенной точке. Эта информация поступает в вычислительный центр, которая, исходя их особенностей породы региона, дает оценку распространения ударных волн в коре. После этого путем смс сообщений или уведомлений через Интернет, система уведомляет население, которое предположительно могут быть в опасной зоне.

Лишь за счет того, что сигналы распространяются со скоростью, близкой к скорости света и обработка информации выполняется на мощных вычислителях, уведомления приходят за 20 - 60 секунд до события. Это чрезвычайно короткий промежуток времени, за который нужно зафиксировать сообщение и успеть среагировать.

По словам ученых, что бы точно прогнозировать землетрясения нужно провести обширное и точное картографирование земной коры, разместить огромное количество маркеров, для фиксации скорости движения литосферных плит и зон напряжения — зон наиболее сильного трения плит в рамках соприкасающихся плоскостей.

В эпоху развития искусственного интеллекта, ученые-геологи пытаются и его использовать на этом поприще. ИИ анализирует огромные объемы данных и пытается выявить закономерности, которые пропустили люди, чтобы получить больше предупреждающих знаков, что вот вот что-то случится в земной коре.

Но и тут есть сложности. Еще буквально столетие назад, данные собирались очень плохо, просто тогда не было таких технологий, поэтому статистических данных очень мало. Помимо этого лишь в последние 25 - 30 лет человек стал оцифровывать данные с сейсмографов. Данных много в рамках планеты в целом, но в рамках отдельных регионов их очень мало. А регионы геологически все очень разные.

Со спутников научились измерять деформацию земной коры, это может говорить о процессах под литосферными плитами в магме Земли, но такие измерения охватывают огромные площади в тысячи километров. Конечно, на таких площадях спрогнозировать землетрясения в конкретной точке невозможно.

Если подвести итог, то на данный момент нет надежных прогнозов землетрясений и ближайшее время не предвидятся, но работа ведется.

Стали Известны Причины Извержения Вулкана Тонго

14 января 2022 года вулкан Тонга (Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай) извергся так, что даже спутники зафиксировали ударные волны в Тихом океане. Это пожалуй самое мощное извержение, которое человечество зафиксировало детально. Но причина столь сильного извержения до сих пор не была ясна и вот ученые вроде нашли ответ.

Шлейф пыли, газа и пара по предварительным данным поднялся на высоту 57 км, и разбросал обломки горных пород в радиусе 80 км, а на океаническом дне образовался огромный кратер.

Извержение Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай
Источник

После начала извержения сейсмические станции по всему миру фиксировали землетрясения, а вблизи вулкана землетрясения достигали магнитуты 5,8 по шкале Рихтера. Именно благодаря данным от сейсмических станций ученым удалось найти ответ о причинах столь мощного извержения.

По мнению геологов-ученых в магматическую камеру вулкана Тонга внезапно поступила большая порция магмы, что создало избыточное давление. Причем было аж четыре поступления магмы в течение 5 минут. Это очень короткий промежуток времени. Это можно сравнить как удары молота с силой сотен миллиардов тон изнутри Земли.

Пепел и пар от взрыва достиг высоты в 57 км и доселе это считается самый высокий выброс, который когда-либо фиксировало человечество. Однако эти данные не точны. Астрономы из США, которые изучают Солнце, в течение нескольких дней после извержения, фиксировали значительно поглощение света на высоте 100 км. Высота 100 км называется линией Кармана, и это граница считается границей космоса.

Получается, что Тонга извергся на высоту границы космоса, а возможно и выше. Астрофизики посчитали объем выброса по образовавшемуся затемнению в атмосфере. Площадь затемнения на высоте 100 км сравнима с площадью Германии и в основном это был водяной пар. Исходя из этого было посчитано, что на границу космоса вулкан Тонго выбросил порядка 20000 - 200000 тонн пара.

Это было удивительным событием, которое задокументировано современными средствами, демонстрирующая невероятную мощб недр Земли.