Отражение от ядра Земли сдвинуло Японию после землетрясения десятилетней давности

Когда в 2011 году у берегов Японии произошло землетрясение магнитудой 9.0, по крайней мере, одна волна прошла 2900 километров до границы между мантией Земли и жидким внешним ядром, отразилась обратно на поверхность и, согласно новому анализу данных, сдвинула Японию на восток на 5–6 миллиметров.

Группа сейсмологов выяснила, что возвращающаяся волна могла подействовать как лёгкий толчок на уже напряжённые разломы, вызвав небольшое движение вдоль границы плит, и если их интерпретация верна, это первый известный пример сдвига разлома, вызванного волной, отражённой от ядра Земли.

Согласно новому анализу данных о землетрясениях по всей Японии, произошло нечто такое, чего учёные никогда раньше не выявляли. Наблюдения с помощью GPS во время землетрясения показали, что некоторые районы Японии сместились на восток на 5–6 миллиметров, и отражённая волна, по мнению группы исследователей, возглавляемой сейсмологом Суньенгом Парком, подтолкнула Японию на восток.

Поясним: землетрясения относятся к числу самых разрушительных стихийных бедствий, а землетрясение в Тохоку, вызвавшее цунами и катастрофу на АЭС «Фукусима-Дайити», было одним из самых мощных, когда-либо зарегистрированных. Произошло оно, когда Тихоокеанская плита внезапно подвинулась под плиту, на которой находится северная Япония, вызвав разрушительное цунами и сейсмические волны, прокатившиеся по планете.

Землетрясение в Тохоку остаётся одним из наиболее тщательно изученных природных катаклизмов в истории. Учёные всё ещё изучают результаты наблюдений в поисках подсказок о том, как происходят крупные землетрясения и что происходит после них. Событие было настолько масштабным, что вызвало необычайно чёткий сигнал ScS в японской системе GNSS Earth Observation Network (GEONET), что означает сдвиговую волну, которая отражается от границы ядро-мантия и возвращается в виде другой сдвиговой волны. Амплитуда этой волны ScS была настолько велика, что её можно было обнаружить даже в Китае.

Исследователи изучали этот сигнал, чтобы понять, что он может рассказать нам о самом землетрясении, и тут они заметили кое-что странное. Дело в том, что ожидается, что после прохождения сейсмической волны земля вернётся в исходное положение, однако некоторые станции GPS в Японии, по-видимому, немного сдвинулись на восток по сравнению со своими исходными позициями. Очевидное объяснение — сбой при обработке данных, но, когда исследователи попытались внести коррективы, сдвиг сохранился, и его нельзя было легко объяснить другими причинами, такими как крупный подводный оползень или известный разлом главного толчка.

Более того, очевидный сдвиг произошёл как раз в тот момент, когда волна вернулась в Японию после своего путешествия к границе ядра и мантии и обратно, и это навело учёных на мысль, что они видят нечто новое, поэтому они приступили к моделированию, чтобы попытаться определить процесс, который мог бы воспроизвести наблюдаемый сигнал.

Одна из их моделей лучше других соответствовала данным наблюдений: в ней возвращающаяся сдвиговая волна вызвала широкий импульс смещения разлома на границе раздела двух тектонических плит — не крупный разрыв, а едва заметный на большой площади.

Американские исследователи полагают, что возвращающаяся волна подействовала как лёгкий толчок, нанесённый по разломам, которые и без того испытывали огромное напряжение в результате главного землетрясения в Тохоку, и хотя волна ScS была намного слабее, чем первоначальное сотрясение, она достигла большей части Японии почти в одно и то же время. По их мнению, этого синхронизированного импульса могло быть достаточно, чтобы вызвать небольшое движение вдоль и без того напряжённых границ плит.

Предполагаемое событие было на удивление масштабным в одном смысле и незначительным в другом. По оценкам исследователей, при нём высвободилось примерно столько же энергии, сколько при землетрясении магнитудой 7,5, но вместо того, чтобы произойти в виде единичного разрыва, движение распространилось на обширный участок границы плиты. Это привело к смещению всего на миллиметры или сантиметры и незначительному дополнительному сотрясению.

По мнению исследователей, если эта интерпретация верна, то это был бы первый известный пример сдвига разлома, вызванного сейсмической волной, отражённой от границы ядра-мантии.