Ερευνητές του ΜΙΤ ανακάλυψαν πού πραγματικά καταλήγει η ενέργεια ενός σεισμού
- 24 ΣΕΠ 2025
Kάνει έναν σεισμό, πηγαίνεις πέρα δώθε, κάνεις σταυρό, προσευχές ή/και ασκήσεις ετοιμότητας, επιβιώνεις και νομίζεις πως αυτό είναι όλο, σε ό,τι αφορά την εκτόνωση της ενέργειας. Ήρθε η άβολη στιγμή να μάθεις πως η δόνηση απορροφά μόλις το 10% της ενέργειας που απελευθερώνεται, όπως αποκάλυψε μελέτη του ΜΙΤ.
Για πρώτη φορά, ερευνητές διαπίστωσαν πώς μοιράζεται η ενέργεια που απελευθερώνεται σε έναν σεισμό, στις τρεις κύριες μορφές: την εδαφική δόνηση, τη θερμότητα και την υπόγεια ρωγμάτωση. Αυτό που θυμάται το πέτρωμα, επηρεάζει πραγματικά το πόσο καταστροφικός θα μπορούσε να είναι ένας σεισμός.
Τι συμβαίνει κάτω από τα πόδια μας σε έναν σεισμό
To Phys διευκρίνισε πως οι σεισμοί προκαλούνται από ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στα πετρώματα, για εκατομμύρια χρόνια.
Καθώς οι τεκτονικές πλάκες τρίβονται αργά μεταξύ τους, συσσωρεύεται τάση στον φλοιό. Όταν τα πετρώματα ωθούνται πέρα από την υλική τους αντοχή, μπορούν ξαφνικά να γλιστρήσουν κατά μήκος μιας στενής ζώνης, δημιουργώντας ένα γεωλογικό ρήγμα. Καθώς τα πετρώματα γλιστρούν εκατέρωθεν του ρήγματος, παράγουν σεισμικά κύματα που κυματίζουν προς τα έξω και προς τα πάνω.
Αντιλαμβανόμαστε την ενέργεια ενός σεισμού κυρίως με τη μορφή εδαφικής δόνησης, η οποία μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας σεισμόμετρα και άλλα επίγεια όργανα. Ωστόσο, οι άλλες δύο κύριες μορφές ενέργειας ενός σεισμού -η θερμότητα και η υπόγεια ρωγμάτωση- είναι σε μεγάλο βαθμό απρόσιτες, με τις τρέχουσες τεχνολογίες.
Το ακριβώς πόση ενέργεια καταναλώνεται σε καθεμία από αυτές τις τρεις διαδικασίες είναι έως αδύνατο να μετρηθεί στο πεδίο – πολύ βαθιά στη Γη. Ή τουλάχιστον ήταν, καθώς οι γεωλόγοι του MIT, οι οποίοι εργάζονται επτά χρόνια σε πρότζεκτ που έχει αναπτύξει μεθόδους και όργανα για την προσομοίωση σεισμικών γεγονότων σε μικροκλίμακα, εντόπισαν την ενέργεια που απελευθερώνεται από τους εργαστηριακούς σεισμούς (lab-quakes).
Πρόκειται για μικροσκοπικά ανάλογα φυσικών σεισμών που ενεργοποιούνται προσεκτικά σε ελεγχόμενο εργαστηριακό περιβάλλον.
Τι συμβαίνει κάτω από τα πόδια μας σε έναν σεισμό
Ο Daniel Ortega-Arroyo, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Γης, Ατμοσφαιρικών και Πλανητικών Επιστημών (EAPS) του MIT, εξήγησε στην ιστοσελίδα του Πανεπιστημίου ότι στα πειράματα που έγιναν «εστιάσαμε σε ό,τι συμβαίνει σε πολύ μικρή κλίμακα, όπου μπορούμε να ελέγξουμε πολλές πτυχές της αστοχίας και να προσπαθήσουμε να το κατανοήσουμε, πριν μπορέσουμε να κάνουμε οποιαδήποτε κλιμάκωση στη φύση»,
Για πρώτη φορά, ερευνητές ποσοτικοποίησαν το συνολικό ενεργειακό ισοζύγιο αυτών των σεισμών, με βάση το κλάσμα της ενέργειας που καταναλώνεται σε θερμότητα, δόνηση και ρωγμάτωση.
Στη δημοσίευση της μελέτης τους στο AGU Advances αναφέρεται πως διαπιστώθηκε ότι μόνο περίπου το 10% της ενέργειας ενός εργαστηριακού σεισμού προκαλεί φυσική δόνηση.
Ένα ακόμη μικρότερο κλάσμα (μικρότερο του 1%) πηγαίνει στη διάσπαση του βράχου και στη δημιουργία νέων επιφανειών.
Το συντριπτικό μέρος της ενέργειας ενός σεισμού (κατά μέσο όρο 80%) πηγαίνει στη θέρμανση της άμεσης περιοχής, γύρω από το επίκεντρο ενός σεισμού.
Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι ένας εργαστηριακός σεισμός μπορεί να προκαλέσει μια απότομη αύξηση της θερμοκρασίας, αρκετά υψηλή ώστε να λιώσει το περιβάλλον υλικό και να το μετατρέψει, για λίγο, σε υγρό τήγμα.
Ο Ortega-Arroyo ενημέρωσε πως «σε ορισμένες περιπτώσεις είδαμε ότι, κοντά στο ρήγμα, το δείγμα ανέβηκε από τη θερμοκρασία δωματίου στους 1.200°C, σε λίγα μικροδευτερολέπτα και στη συνέχεια ψύχθηκε αμέσως μόλις σταμάτησε η κίνηση.
Σε άλλο δείγμα, είδαμε το ρήγμα να κινείται κατά 10 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, αλλά δεν διήρκεσε πολύ».
Το πέτρωμα θυμάται κάθε σεισμό
Οι ερευνητές διαπίστωσαν και ότι το ενεργειακό ισοζύγιο ενός σεισμού εξαρτάται από το ιστορικό παραμόρφωσης μιας περιοχής (βλ. τον βαθμό στον οποίο τα πετρώματα έχουν μετατοπιστεί και διαταραχθεί από προηγούμενες τεκτονικές κινήσεις).
Τα κλάσματα της ενέργειας του σεισμού που παράγουν θερμότητα, δόνηση και θραύση των πετρωμάτων μπορούν να μετατοπιστούν, ανάλογα με το τι έχει βιώσει η περιοχή στο παρελθόν.
Ο Ortega-Arroyo είπε πως «το ιστορικό παραμόρφωσης -αυτό που θυμάται το πέτρωμα- επηρεάζει πραγματικά το πόσο καταστροφικός θα μπορούσε να είναι ένας σεισμός. Αυτό το ιστορικό επηρεάζει πολλές από τις ιδιότητες των υλικών στο πέτρωμα και υπαγορεύει σε κάποιο βαθμό πώς θα γλιστρήσει».
Για παράδειγμα, αν οι επιστήμονες έχουν μια ιδέα για το πόσο έντονη ήταν η δόνηση που προκάλεσε ένας σεισμός στο παρελθόν, ίσως είναι σε θέση να εκτιμήσουν τον βαθμό στον οποίο η ενέργεια του σεισμού επηρέασε επίσης, τα πετρώματα βαθιά στο υπέδαφος -λιώνοντάς τα ή σπάζοντάς τα.
Αυτό με τη σειρά του, θα μπορούσε να αποκαλύψει πόσο περισσότερο ή λιγότερο ευάλωτη είναι η περιοχή σε μελλοντικούς σεισμούς.
Ο Matěj Peč, αναπληρωτής καθηγητής γεωφυσικής στο MIT, τόνισε ότι «δεν θα μπορούσαμε ποτέ να αναπαράγουμε την πολυπλοκότητα της Γης. Επομένως, πρέπει να απομονώσουμε τη φυσική αυτού που συμβαίνει σε αυτούς τους εργαστηριακούς σεισμούς. Ελπίζουμε να κατανοήσουμε αυτές τις διαδικασίες και να προσπαθήσουμε να τις “περάσουμε” στη φύση.
Τα πειράματά μας προσφέρουν μια ολοκληρωμένη προσέγγιση που παρέχει μια, από τις πιο ολοκληρωμένες απόψεις της φυσικής των ρήξεων σε βράχους, που μοιάζουν με σεισμούς μέχρι σήμερα.
Αυτό θα δώσει ενδείξεις για το πώς να βελτιώσουμε τα τρέχοντα μοντέλα σεισμών και τον μετριασμό των φυσικών κινδύνων».
Ακολουθήστε το OneMan στο Google News και μάθετε τις σημαντικότερες ειδήσεις.