اميدي جديد براي پيش‌بيني زلزله
مهدي زارع
مقاله‌اي جديد در يكي از مجلات نيچر در 28 نوامبر 2023 - 7 آذر 1402 - از پژوهشگران آلماني و امريكايي نشان مي‌دهد كه زلزله‌شناسان هشت ماه قبل از زلزله مخرب تركيه-سوريه در 6 فوريه 2023 سيگنال‌هاي لرزه‌اي منحصربه‌فردي پيدا كرده‌اند كه اميدها را براي پيش‌بيني زمين لرزه‌هاي بزرگ افزايش داد. زلزله مزبور (در 17 بهمن 1401) با بيش از 60 هزار كشته و بيش از 100 هزار مجروح موجب خسارت زيادي به 4 ميليون ساختمان از جمله تخريب حدود 345000 آپارتمان شد. اين مطالعه افزايش سيگنال‌هاي لرزه‌اي و انتشار انرژي را در حدود 60 كيلومتري كانون زمين‌لرزه حدود هشت ماه قبل از زلزله شناسايي كرده است. اين سيگنال‌ها روي يك گسل ثانويه ظاهر مي‌شوند كه اغلب در ارزيابي‌هاي لرزه‌اي ناديده گرفته مي‌شوند. با تغييرات در فرآيندهاي هسته‌زايي زلزله در رويدادهاي مختلف امكان پيش‌بيني قطعي بسيار كم و هشدارهاي فوري را در حال حاضر غيرقابل دسترس مي‌سازند. قبل از وقوع زلزله‌ها، فرآيندهاي ژئوفيزيكي در مقياس‌هاي زماني و مكاني متفاوت رخ مي‌دهند، برخي از آنها اثر خود را بر محيط سطحي مختلف برجاي و حتي بر يونوسفر اثر مي‌گذارند. گزارش‌هاي مربوط به تغييرات پيش‌نشانگري در رفتار حيوانات به دليل ماهيت توصيفي و «حكايتي» بسياري از شواهد و عدم توافق بر سر سازوكار‌هاي مسبب احتمالي، مورد استقبال چنداني از سوي جامعه علمي قرار نگرفته است. در يك پژوهش تغييرات فراواني پستانداران و پرندگان در يك دوره 30 روزه با دوربين‌هاي متحرك در پارك ملي ياناچاگا، پرو، قبل از زلزله با بزرگاي 7.0 در سال 2011 پايش شده است. آشفتگي‌هاي يونوسفر در داده‌هاي فاز فركانس بسيار كم (VLF) شبانه در امتداد مسيرهاي انتشار كه از ناحيه كانوني عبور مي‌كنند، ثبت شده است. فعاليت حيوانات در يك دوره 3 هفته‌اي قبل از زلزله در مقايسه با دوره‌هاي فعاليت لرزه‌اي كم به‌طور قابل توجهي كاهش يافت. آشفتگي‌هاي فازي يونوسفر شبانه سيگنال‌هاي VLF در بالاي ناحيه كانوني - با چند دقيقه نوسان - از 2 هفته قبل از زلزله شروع شد. مشاهده همزمان دو پديده اوليه كاملا متفاوت و ظاهرا نامرتبط بسيار جالب توجه است: شارژ الكتريكي در پوسته زمين و جريان آنها به سطح زمين از طريق فعاليت حيواني قبل از زلزله M=7 در پرو در فركانس خيلي پايين (ULF) نوسان داشته و در نتيجه تابش الكترومغناطيسي ساطع كرده و به يونيزاسيون هوا در سطح مشترك زمين به هوا انجاميده است. تزريق مقادير زيادي از يون‌هاي مثبت معلق در هوا براي حيوانات قابل تشخيص است.
مشاهدات واكنش‌هاي اوليه حيوانات به زمين لرزه در طول تاريخ بسيار رايج و در متون تاريخي آمده است. سر و صداي مقدماتي قرقاول قبل از زلزله‌ها (در ايران باستان) و واكنش‌هاي گربه ماهي ژاپني و سپس وقوع زمين‌لرزه‌ها از آن جمله است. يك نظريه دليل اين واكنش‌ها را آئروسل‌هايي مي‌داند كه به صورت سويه‌هاي پيش‌نشانگر از زمين توليد مي‌شوند و علاوه بر اين، سيستم سروتونين نيز در حيوانات به اين مواد حساس است. وجود سطوح بالاتر رادون 222 را قبل از زلزله گزارش كرده‌اند. Rn-222 پايدارترين ايزوتوپ رادون است كه نيمه عمر آن تقريبا 3.8 روز است. با اين حال به نظر مي‌رسد هيچ مقاله‌اي وجود ندارد كه نشان دهد حيوانات قادر به تشخيص گاز رادون هستند. تشخيص تغييرات ژئومغناطيسي با واسطه وقوع مگنتيت شناخته شده در بافت‌هاي حيوانات را به عنوان يكي از پيش‌نشانگر‌هاي احتمالي زلزله مي‌شناسند. دانشمندان چيني متقاعد شدند كه اثرهاي مادون صوت علت واكنش حيوانات است و سامانه‌هاي پيش‌بيني زلزله آنها مثلا شامل ثبت خودكار واكنش‌هاي عصبي طوطي است. حيوانات به سيگنال‌هاي صوتي غيرقابل شنيدن براي انسان واكنش نشان مي‌دهند.
زلزله كوبه (هانشين آواجي ژاپن) در (5.47 صبح، 17 ژانويه 1995) با بزرگاي 6.9 بيش از 6000 كشته برجاي گذاشت. بسياري از مردم در منطقه زلزله در گزارش‌هايي به محققان گفتند كه حدود ساعت 5 صبح آن روز - و حدود 45 دقيقه قبل از زلزله از خواب بيدار شده‌اند. نتايج يكسري آزمايشات مستقيم طولاني مدت روي حيوانات و پاسخ آنها به ULF نشان مي‌دهد در اكثر حيوانات اين موضوع باعث خارش و/يا رفتار اضطرابي به‌ويژه براي گربه ماهي ژاپني مي‌شود گربه ماهي چنين اختلالاتي را حتي از ميدان‌هاي كوچك ايجاد شده توسط حركت ماهيچه‌هاي طعمه تشخيص مي‌دهد. موش‌ها اختلالات ريتم شبانه‌روزي از جمله الگوهاي خواب را نشان داده‌اند. الگوي خواب زمستاني مارها و سوسك‌هاي مختل شده و حتي آزمايش اثرات مستقيم ULF روي قلب قورباغه جدا شده نشان داده شده است. از اين تحقيقات به نظر مي‌رسد كه حيوانات كوچك‌تر احتمال بيشتري براي رفتارهاي پيش‌نشانگرانه از خود ندارند. حساسيت گربه ماهي نشان داده است كه ذرات معلق در هوا دخيل نيستند، زيرا نمي‌توانند بر گونه‌هاي آبزي اثر بگذارند. البته اين احتمال وجود دارد كه گونه‌هاي غيرآبزي به ذرات معلق در هوا يا هواي يونيزه شده پاسخ دهند.
ضمنا بوهاي غيرمعمول نيز مدت‌ها قبل از برخي زمين‌لرزه‌ها گزارش شده‌اند و گاهي اوقات به عنوان «بوي مثل گوگرد» گزارش مي‌شوند (مثلا زمين‌لرزه‌هاي كرايست‌چرچ، نيوزيلند، 2010) كه احتمالا به معناي سولفيد هيدروژن است، اما بوهاي كمتر قابل تعريف ديگري نيز گزارش شده‌اند. از آنجايي كه حواس بويايي انسان بسيار كمتر از حيوانات است، طبيعي است كه فرض كنيم حيوانات مي‌توانند انواع گازهاي كمياب را حس كنند كه انسان نمي‌تواند. مدت‌ها تصور مي‌شد كه ممكن است قبل از گسيختگي، تغييرات دما در يك ناحيه گسلي وجود داشته باشد و نظريه ديگر اينكه حيوانات اين تابش مادون قرمز را تشخيص مي‌دهند در حالي كه انسان ممكن است اين تابش را تشخيص ندهد . ذرات معلق در هوا يا سازوكار‌هاي مشابه ممكن است مسوول باشند. سنگ‌هاي تحت فشار از طريق گسيختگي در سنگ، چنين يون‌هايي را به هواي اطراف ساطع مي‌كنند.
پيش‌بيني‌هاي خاصي هم براي زمان و فاصله پيش‌نشانگرها (از جمله رفتار حيوانات) و هم براي وقوع زلزله بدين‌ترتيب ارايه مي‌شود. اندازه‌گيري‌هاي ماهواره‌اي از زلزله ناهنجاري‌هاي الكترومغناطيسي برخي از آنها در خود يونوسفر هستند. سازوكار‌هاي متعددي براي چگونگي اثر شرايط زمين بر يونوسفر پيشنهاد شده، اما هنوز هيچ يك مورد توافق جهاني قرار نگرفته است.