دانشمندان پیوندی غافلگیرکننده میان آب‌وهوای فضایی و زلزله‌ها کشف کردند!

محققان دانشگاه کیوتو در حال پیشبرد ایده‌ای تازه درباره تلاقی آب‌وهوای فضایی و فیزیک زلزله هستند. مدل آن‌ها این پرسش را مطرح می‌کند که آیا تغییرات در لایه یونوسفر جو می‌تواند در شرایطی نادر، نیروهای الکتریکی اضافی به بخش‌های حساس و شکننده پوسته زمین وارد کرده و به شروع یک زمین‌لرزه بزرگ کمک کند؟

این تحقیق یک روش پیش‌بینی زلزله نیست؛ بلکه در واقع یک مسیر فیزیکی را ترسیم می‌کند که از شراره‌های خورشیدی و سایر فعالیت‌های شدید خورشیدی آغاز می‌شود؛ فعالیت‌هایی که می‌توانند توزیع ذرات باردار را در ارتفاعات بالای زمین به‌سرعت تغییر دهند. این جابه‌جاییِ بار در یونوسفر قابل اندازه‌گیری است، زیرا نحوه عبور سیگنال‌های ناوبری ماهواره‌ای از جو غلیظ را تغییر می‌دهد (دلیلی که دانشمندان «محتوای کل الکترون» را ردیابی می‌کنند).

در داخل پوسته، این مدل بر روی مناطق سنگیِ شکسته تمرکز دارد که می‌توانند آب را در دما و فشار بسیار بالا (در حالت فوق‌بحرانی) محبوس کنند. در این شرایط، محققان منطقه آسیب‌دیده را از نظر الکتریکی فعال در نظر می‌گیرند؛ منطقه‌ای که مانند یک خازن عمل می‌کند و از طریق «جفت‌شدگی خازنی» هم به سطح زمین و هم به پایینِ یونوسفر متصل است. در واقع، پوسته و یونوسفر به جای اینکه لایه‌هایی جدا از هم باشند، به بخش‌هایی از یک سیستم الکترواستاتیک بزرگ تبدیل می‌شوند.

نیروهای الکترواستاتیک ناشی از فعالیت‌های خورشیدی

در طول رویدادهای خورشیدی قدرتمند، تراکم الکترون در یونوسفر می‌تواند به قدری افزایش یابد که لایه‌ای با بار منفی‌تر در ارتفاعات پایین‌تر تشکیل شود. این مدل پیشنهاد می‌دهد که این بار جوی لزوماً در فضا باقی نمی‌ماند. از آنجایی‌که کل سیستم به‌صورت خازنی به هم متصل است، تغییر بار یونوسفر می‌تواند به میدان‌های الکتریکی تشدیدشده در حفره‌های بسیار ریز (در مقیاس نانومتر) درون سنگ‌های شکسته پوسته تبدیل شود.

اما چرا این موضوع برای زلزله اهمیت دارد؟ فشار داخل این حفره‌های کوچک می‌تواند بر نحوه رشد و ادغام ترک‌ها تأثیر بگذارد، به‌ویژه زمانی که یک گسل از قبل در آستانه گسیختگی باشد. طبق محاسبات تیم کیوتو، فشار الکترواستاتیک حاصل می‌تواند به سطحی برسد که با سایر نیروهای ظریفِ تأثیرگذار بر پایداری گسل (مانند تنش‌های جزر و مدی و گرانشی) برابری کند.

چارچوب تعامل دوجانبه

این مدل جدید با پیشنهاد یک تعامل دوجانبه، دیدگاهی مکمل ارائه می‌دهد: در حالی‌که فرآیندهای پوسته زمین ممکن است بر یونوسفر تأثیر بگذارند، اختلالات یونوسفر نیز می‌توانند نیروهای بازخوردی به پوسته وارد کنند. این چارچوب، یک توضیح فیزیکی احتمالی برای پیوند میان پدیده‌های آب‌وهوای فضایی و فرآیندهای لرزه‌ای ارائه می‌دهد، بدون اینکه لزوماً یک رابطه علت و معلولی مستقیم را القا کند.

در این مطالعه، زمین‌لرزه‌های بزرگ اخیر ژاپن، از جمله زلزله سال ۲۰۲۴ شبه‌جزیره نوتو، به عنوان نمونه‌هایی ذکر شده‌اند که از نظر زمانی با این مکانیسم مطابقت دارند. در این موارد، فعالیت‌های شدید شراره خورشیدی مدت کوتاهی قبل از وقوع زلزله رخ داده بود. نویسندگان تأکید می‌کنند که این هم‌زمانی لزوماً به معنای علیت مستقیم نیست، اما با سناریویی همخوانی دارد که در آن، اختلالات یونوسفر زمانی که پوسته در وضعیت بحرانی قرار دارد، به عنوان یک عامل محرک عمل می‌کنند.

با ترکیب مفاهیم فیزیک پلاسما، علوم جوی و ژئوفیزیک، این مدل دیدگاه سنتی را که زلزله را صرفاً یک فرآیند داخلی زمین می‌داند، گسترش می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که نظارت بر شرایط یونوسفر در کنار مشاهدات زیرسطحی، می‌تواند به درک علمی بهتر از فرآیندهای آغاز زلزله و ارزیابی خطرات لرزه‌ای کمک کند.

منبع: Scitechdaily