22 мая 1960 года на юге Чили произошло разрушительное землетрясение. В течение 10 минут земля тряслась с такой силой, что люди не могли устоять на ногах. На дорогах появились трещины, здания рушились. Один человек, рассказывающий в отчете Геологической службы США (USGS) (откроется в новой вкладке) о том, как он пережил землетрясение и последовавшее за ним цунами, сначала подумал, что холодная война переросла в ядерный Армагеддон.
Землетрясение в Вальдивии, названное в честь города, расположенного ближе всего к эпицентру, имело магнитуду 9,5, самую большую из когда-либо зарегистрированных до или после него. Но могут ли землетрясения стать сильнее?
Ответ, по мнению геологов, положительный. Однако шансы на гораздо более сильное землетрясение невелики. Хотя землетрясение магнитудой больше 9,5 может произойти, для этого потребуется, чтобы огромный кусок коры раскололся одновременно — движение по разлому, который находится на огромной глубине и необычайно длинный. На Земле не так много мест, где такое может произойти, говорит Венди Бохон, геолог, специализирующийся на землетрясениях и научном общении. Землетрясение магнитудой 9,5 - это, вероятно, верхний предел того, что может породить планета, сказала Бохон в интервью Live Science, а магнитуда 10 крайне маловероятна.
"Это здорово для Голливуда, но нереально для Земли, слава богу", - сказал Бохон.
Магнитуда - это измерение количества энергии, высвобождаемой при землетрясении. Она несколько отличается от интенсивности землетрясения, которая может зависеть от расстояния до эпицентра и состояния грунта. По словам Бохона, одно и то же землетрясение будет ощущаться сильнее тем, кто стоит на рыхлой почве и песке, чем тем, кто стоит на твердой коренной породе.
Магнитуда землетрясения зависит от общей площади разлома. Это, в свою очередь, зависит от глубины проникновения разлома в земную кору и длины горизонтального участка разлома. Существуют физические ограничения на то, насколько большой участок может разорваться. Самые глубокие разломы находятся в зонах субдукции, где одна тектоническая плита проталкивается под другую. Однако стоит зайти достаточно глубоко, и породы настолько нагреваются, что становятся горячими и липкими; вместо того чтобы ломаться, они гнутся. Хотя землетрясения иногда могут происходить на глубине до 500 миль (800 километров) под поверхностью Земли, по данным Геологической службы США (откроется в новой вкладке), большинство глубинных землетрясений не вызывают сильного сотрясения на поверхности; именно те, которые происходят в верхних десятках километров земной коры, наиболее опасны для людей.
По словам Хейди Хьюстон (откроется в новой вкладке), геолога по землетрясениям из Университета Южной Калифорнии, разломы, способные вызывать сильные разрушительные землетрясения, являются погружающимися разломами в зонах субдукции. Эти погружающиеся разломы, названные так потому, что они расположены под косым углом, а не вертикально, имеют самые большие участки пород, которые могут прижиматься друг к другу, накапливая напряжение и в конце концов разрушаясь.
"На самом деле размер плоскости погружающегося разлома в наибольшей степени влияет на максимальную силу землетрясения, и эти плоскости разлома могут увеличиваться в условиях зоны субдукции", - сказал Хьюстон в интервью Live Science.
Но существуют также ограничения на длину участка разлома, который может разорваться. Даже разломы зоны субдукции не разрываются все сразу, говорит Бохон. Как правило, что-то встает на пути — подводная гора, возможно, или изменение типа породы или геометрии породы, что делает один сегмент разлома более устойчивым к стрессу, чем соседний.
По словам Хьюстона, еще одним фактором, влияющим на силу землетрясения, является то, насколько сильно разлом смещается, или проскальзывает. Как правило, небольшие участки разлома проскальзывают меньше, чем большие. Так, при землетрясении магнитудой 5 разлом может соскользнуть на несколько сантиметров — на расстояние, не способное разрушить землю над землей— при землетрясении магнитудой 9 разлом может соскользнуть на 66 футов (около 20 метров) или более. Землетрясение в Чили в 1960 году фактически увеличило площадь страны из-за того, что земля растянулась, сказал Серхио Барриентос, сейсмолог из Университета Чили, который пережил землетрясение, в интервью NPR в 2016 году (откроется в новой вкладке).
Понимание величины
Шкала магнитуд землетрясений может непреднамеренно затушевать разницу между очень сильными землетрясениями. Шкала не линейная, а логарифмическая: На каждую единицу, на которую она увеличивается, движение грунта возрастает в 10 раз, а высвобождаемая энергия - в 32 раза. Бохон любит использовать метафору разрыва связки спагетти. Если разрыв одной нити спагетти эквивалентен землетрясению магнитудой 5, то для высвобождения энергии землетрясения магнитудой 6 вам придется разломать 32 нити. По этой шкале магнитуда 7 равна 1 024 порванным нитям, магнитуда 8 равна 32 768 нитям, а магнитуда 9 равна 1 048 576 нитям.
Как показывает этот пример, разница между землетрясениями магнитудой 8 и 9 с точки зрения высвобождаемой энергии намного больше, чем разница между 5 и 6 магнитудами. Таким образом, повышение магнитуды землетрясения с 9,5 до 9,6 требует гораздо большего разрыва разлома, чем переход от магнитуды 5,5 к 5,6.
Из-за неопределенности измерений до сих пор ведутся научные споры о том, было ли чилийское землетрясение 1960 года именно магнитудой 9,5, сказал Хьюстон. Но для того, чтобы наглядно продемонстрировать огромные различия в размерах, казалось бы, небольших чисел на этом конце шкалы магнитуд, землетрясение магнитудой 9,5 более чем в два раза сильнее, чем следующее по силе землетрясение из когда-либо зарегистрированных - магнитудой 9,2, которое произошло в Принс-Уильям-Саунд на Аляске в 1964 году, сказал Хьюстон.
Конечно, существуют планетарные катастрофы, которые теоретически могут привести к гораздо более мощным землетрясениям: например, столкновение с астероидом. (Некоторые ученые считают, что столкновение с астероидом в конце мелового периода, которое уничтожило неафриканских динозавров 66 миллионов лет назад, вызвало землетрясения с двузначными магнитудами, хотя точно определить их размеры довольно сложно). По словам Хьюстона, в масштабах миллиардов лет Земля, безусловно, может стать свидетелем такой катастрофы. Но вероятность того, что в течение человеческой жизни произойдет что-то большее, чем девятизначные магнитуды, очень мала, сказала она. Самое крупное древнее землетрясение, которое было оценено на основе геологических данных, произошло в Чили, примерно 3800 лет назад, и, вероятно, также имело магнитуду около 9,5, согласно исследованию 2022 года.
По словам Бохона, размер не всегда является самым важным фактором в том, насколько смертоносным является землетрясение, по крайней мере, для людей. Более мелкие землетрясения стали причиной многих и многих смертей, просто потому, что они ударили по населенным регионам и районам, где есть здания, склонные к обрушению. В то время как землетрясение магнитудой 9,5 в Чили унесло жизни около 2 000 человек, землетрясение магнитудой 8, по оценкам, унесло жизни около 830 000 человек в Шэньси, Китай, в 1556 году. В 2005 году землетрясение магнитудой 7,6 убило примерно 79 000 человек в Кашмире, а в 2010 году землетрясение магнитудой 7,0 убило примерно 220 000 человек на Гаити. Даже землетрясение в Нортридже в 1994 году, магнитудой 6,7, произошедшее на разломе, который никто раньше не замечал, унесло жизни 57 человек, ранило тысячи и нанесло ущерб на миллиарды долларов, поскольку оно затронуло Лос-Анджелес.
"Так много потенциальных разломов могут привести к разрушительным землетрясениям", - сказал Бохон. "Но люди думают только о большом"
