От космическа гледна точка Земята може да се оприличи на планетарна марионетка, която бива постоянно„подръпвана“ от гравитационните сили на Слънцето и Луната.

Разбира се, върху планетата ни въздейства и цялата останала Вселена, но именно съвместното гравитационно влияние на Слънцето и Луната стои зад океанските приливи. Същите сили предизвикват приливни деформации и в сушата и скалите.

Макар приливните напрежения, които Слънцето и Луната упражняват върху земната кора, да са слаби, те са постоянни. Наблюденията показват, че могат да задействат т.нар. „бавни земетресения“ – процеси, при които енергията се освобождава много по-постепенно, отколкото при обичайните земетресения, и които остават незабележими за хората на повърхността.

Досега обаче точният механизъм, по който това се случва, оставаше до голяма степен неясен.

Ново моделиране подсказва, че ключът може да е в резонанса – подобно на звука, който се получава, когато прокараме навлажнен пръст по ръба на винена чаша, само че в този случай явлението се разиграва в планетарен мащаб.

Дори слабо въздействие може да задейства процеса

В изследване, публикувано в списанието JGR Solid Earth, екип от учени моделира тези приливни въздействия и установява, че дори съвсем слабо напрежение може да има осезаем ефект.

„Макар тези напрежения да са много слаби – обикновено от порядъка на няколко килопаскала и сравними с натиска от леко притискане с ръка – наблюдавано е, че при някои разломи могат да предизвикат бавни земетресения“, посочват авторите.

Учените анализират приплъзването и триенето в зоните, където се срещат тектонските плочи, чрез компютърни симулации, основани на т.нар. модел „блок и пружина“ и на модел за триене, при който се отчита както скоростта на движение, така и състоянието на контактната повърхност.

Как работи моделът „блок и пружина“?

Най-общо казано, това е опростен модел на отделен участък от геоложки разлом. Той отчита постоянно променящото се съпротивление при триене между двете страни на разлома според два основни фактора – скоростта, с която се движат, и състоянието на контактната повърхност между тях.

Моделът „блок и пружина“, съставен от блок и пружина. (Zhou et al., JGR Solid Earth, 2026)

Дали толкова слабо въздействие – образно казано, нещо като леко потупване по рамото – ще успее да предизвика сеизмично събитие, зависи и от вида на разлома. В използвания модел той се движи с относително постоянна скорост, но сравнително лесно може да бъде изведен от това стабилно състояние.

Когато скоростта на приплъзване нарасне, триенето по разлома намалява. Това може допълнително да ускори движението – достатъчно, според модела, за да възникнат както бързи приплъзвания, така и бавни сеизмични събития.

От значение са както силата, така и продължителността

Какъв тип сеизмично събитие ще възникне зависи от свойствата на триене в разлома и от начина, по който той реагира на два основни параметъра на приливното въздействие – амплитудата, тоест силата му, и периода, или неговата продължителност.

Различните комбинации между тези фактори могат да доведат до различен резултат. Ако приливните сили са слаби, разломът може да продължи да се приплъзва бавно и почти незабележимо.

Но ако въздействието надхвърли определен праг и продължителността му попадне в подходящ диапазон, разломът може да се раздвижи по-рязко и да възникне сеизмично събитие.

Продължителността на приливното въздействие е особено важна, ако съвпадне с естествения времеви мащаб, в който разломът реагира – с други думи, с времето, необходимо на зоната на контакта да отговори на натрупаното напрежение и да промени свойства като силата на триене.

Точно тук се проявява резонансът. Дори слабо външно въздействие може да задейства бавно сеизмично събитие, ако се повтаря в подходящия ритъм – „подобно на люлка, която се издига все по-високо, ако я побутваме в точния момент“, обясняват изследователите.

Наблюденията в Япония и Каскадия съвпадат с модела

В някои случаи ефектът може да следва сравнително ясен ритъм и това съответства на наблюдения от реални сеизмични зони. Например трусовете в Югозападна Япония и в Каскадия, в северозападната част на Северна Америка, често достигат пикове през интервали от около 12 и 24 часа – в синхрон с приливните цикли.

В други случаи обаче приливното въздействие може да породи много по-сложна във времето сеизмична активност, която изглежда хаотична и е значително по-трудна за прогнозиране.

В заключителната част на изследването учените разглеждат три възможности за това кога точно възникват сеизмичните събития, свързани с приливните сили.

Първата е те да се задействат при максимално приливно напрежение – в момента, когато приливната сила е най-голяма.

Втората е земетресенията да възникват около момента, в който приливното напрежение се увеличава най-бързо.

Третата възможност е събитията да се появяват без ясно изразена зависимост от определена фаза на приливния цикъл.

Според модела и първият, и вторият сценарий са възможни. Кой от тях ще се прояви зависи както от конкретния етап на приливния цикъл, така и от физичните свойства на самия разлом.

Нова възможност да разберем по-добре поведението на разломите

Като моделира влиянието на приливните сили върху земната кора, изследването предлага нова рамка за тълкуване на закономерностите при бавните земетресения. В перспектива това знание може да бъде полезно и за усилията за по-добро прогнозиране на сеизмичната активност.

Например сеизмолозите биха могли да тръгнат от вече регистрирани земетресения и да използват данните в обратна посока, за да определят някои характеристики на разломите – например колко силно е триенето в тях и колко трябва да се приплъзнат, преди съпротивлението им да намалее.

Това може да стане чрез съпоставяне на измерената сеизмична активност с приливните цикли, които са добре известни благодарение на точното движение на Слънцето и Луната.

Тъй като изследването разглежда само един изолиран участък от разломна зона, моделът вероятно е по-подходящ за симулиране на повтарящи се локални нискочестотни земетресения (LFE), отколкото на по-мащабни трусове, които обхващат множество участъци от разлома.

Как бавните земетресения могат да ни помогнат да разберем най-мощните трусове

Бавни земетресения са регистрирани и в изключително активните субдукционни зони около Тихоокеанския огнен пръстен. Според учените тези събития „дават ценна информация за натрупването и освобождаването на напрежение по границата между плочите и следователно са от голямо значение при оценката на вероятността от разкъсване и на пространствения обхват на бъдещи мегатласъчни земетресения“.

Мегатласъчните земетресения са най-мощният тип земетресения на планетата. Те могат да предизвикат опустошителни цунамита и дори да активират отново вулканична дейност.

Изследването е публикувано в JGR Solid Earth.