地球自轉減慢將導致更多地震?

2020-10-18 天文物理

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日本地震造成的地面裂縫。如果這個新想法是正確的,那麼2018年將會發生30次7.0級以上的地震。圖片:Wikimedia Commons user Katorisi,

以一篇引人入勝的科學論文為基礎的新疑問登上了新聞頭條:地球自轉速度的減慢可能導致同步地震的產生。此外,由於地球的自轉正經歷著這種精確的減速,可能會在明年的地震中準確地看到全球地震數量上升。儘管媒體報導一如既往地喘不過氣來,但有一些更客觀的說法,認為我們明年可能不會發生更多的地震,重要的是:

1、在過去的一個世紀裡地球經歷了更大的地震

2、在這些時期和地球的減速之間有關係

3、地球已經經歷了另一段時間的減速轉動

明年會有更多的地震嗎?如果是這樣,那是為什麼?讓我們來看看科學:

由於地震學和其他地球物理觀測,地球內部的各個層面都得到了明確的界定和理解。但是地球內部的變化如何影響我們的表面還沒有完全了解。圖片:Wikimedia Commons user Surachit

我們認為地球是一個沒有隨時間變化的球體行星,但這並不完全正確。在我們的星球內部,有多層:地殼、地幔、(液體)外核,以及(固體)內核。內核並不總是在那裡,但在地質條件下地球冷卻下來的1到15億年前,形成了相對較近的時間。在核心深處,隨著時間的推移會發生三大變化:

1、長期存在的放射性元素,如鈾和釷,會衰變釋放出大量的能量

2、發生重力收縮,導致核心釋放能量,慢慢地變成一個更穩定、更密集的結構

3、隨著時間的推移,內部核心的外核慢慢凝固,預計隨著時間的推移,內部核心邊緣會形成小的「凍結」沉積物。

換句話說,內核正在成長,變得更加稠密和穩定,並改變了它原有的結構。


這些小小的影響加起來在地球上有一個很大的變化!增加核心的密度,特別是在重新排列的過程中,會使更多的地球質量更靠近中心。在內核外面,液態金屬外核旋轉,產生地球磁場。隨著外核收縮,內核增長,地球磁場發生微小而實質性的變化,最終傳播到地幔,然後傳播到地殼。隨著地幔和地殼的張力增長和增長,它們最終破裂,導致整個星球大規模的重組,地震和地球轉速的短暫上升。

潮汐節律,如這裡所示的Touchet構造,可以讓我們確定地球自轉的速度。在恐龍時代,地球上的一天只有22.5個小時,而不是24個小時。圖片:Wikimedia Commons user williamborg

在正常情況下,核心的變化很小,儘管地球的自轉隨時間而改變,但這是磁場對地表地震更重要的影響。地球有許多層,內部的變化需要大量的時間來傳播到表面。如果內部核心層發生了內部的重組,導致了外核的磁場變化,那麼我們是否有理由期待幾年後就會開始在地殼上發生一系列強烈的地震呢?

當我們研究最強大的地震發生時,似乎沒有模式;它本質上是隨機的。但是,如果你看看地震有多麼頻繁,比如7.0級或以上,你通常會在一年裡得到15~20次。然而,有些年份的地震比平均值差得多,比平均水平高出10次以上。如果觀察比平均年份多的年份,它們似乎是周期性的:每隔32年左右一次。

正如地質學家Trevor Nace所指出的:該研究小組對這種周期性的地震頻率的根本原因感到困惑。他們將其與一些全球歷史數據集進行了比較,發現只有一個與地震的上升有很強的相關性。這種相關性是地球自轉減慢的原因。具體地說,研究小組指出,在每25到30年的時間裡,地球的自轉開始減速,而在地震發生前,這種減速就發生了。歷史上的減速持續了5年,去年引發了地震的增加。


2014年、2015年、2016年和2017年都出現了這种放緩。如果2018年是放緩的第五個年頭,如果這種模式保持不變,預計2018年將會是一個充斥著大量大地震的年份。如果這個假設是正確的,它將預示著地質和地球物理學領域的一個重大進展,因為預測地震的能力在很長一段時間內都無法預測。

然而,有很多理由值得懷疑。磁場變化與地球周期性減速之間的聯繫似乎是相互關聯的,但沒有建立因果關係。我們不能確定這種機制是否真實。自1900年以來,也只有大約四年的時間來展示地震的過度程度,並且預測2018年將是第五次,需要相當大的跨越。2017年只有7級7.0級以上地震,遠低於15~20次的平均水平。統計上的波動很大,即使我們明年有25~30次地震,也並不一定意味著地球自轉的減慢導致了它。

地圖顯示了在過去的100年裡,6級以上地震的位置。圖片版權:David Bressan / GIS

在足夠長的時間裡,月球是減緩自轉地球的唯一主要因素,因為我們24小時的日子相對較近,而且不會永遠存在。但事實是,我們確實有幾年比其他地震更危險,也沒有很好的解釋,為什麼或者一個好的方法來預測什麼時候會發生。如果這項新研究是正確的,那麼我們不僅會朝這兩方面邁進一大步,而且在12個月之後,我們將有一些實質性的證據支持這一理論,這對科學來說是一個非常激動人心的時刻。

知識:科學無國界,博科園-科學科普

作者:Ethan Siegel(天體物理學家)

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