Космос предупредит о землетрясениях

В связи с недавними трагическими событиями в Японии сейсмологи вновь задумались над тем, как разработать методику краткосрочных прогнозов землетрясений. А ведь еще в конце прошлого века российские ученые предложили отслеживать землетрясения из космоса! Об этом методе и о том, почему он не был внедрен повсеместно, рассказывается в данной статье.

Современная наука настойчиво пытается найти ответ на два вопроса: где и когда случится очередное землетрясение? На первый ученые отвечают достаточно уверенно. Границы тектонических плит и все сейсмоактивные области хорошо известны. Их движение отслеживается с точностью до долей миллиметра, в том числе с помощью спутниковых навигационных и геодезических систем. Уже можно прогнозировать энергию будущего толчка, глубину нахождения гипоцентра землетрясения под земной поверхностью.

Большинство землетрясений сосредоточено в двух протяженных узких зонах. Одна из них обрамляет Тихий океан, вторая тянется от Азорских островов на восток до Юго-Восточной Азии. Тихоокеанская сейсмическая зона проходит вдоль западного побережья Южной Америки. В Центральной Америке она разделяется на две ветви. Одна следует вдоль островной дуги Вест-Индии, а другая продолжается на север, расширяясь в пределах США, до западных хребтов Скалистых гор. Далее эта зона проходит через Алеутские острова до Камчатки и затем, через Японские острова, Филиппины, Новую Гвинею и острова юго-западной части Тихого океана, — к Новой Зеландии и Антарктике.

Вторая зона от Азорских островов простирается на восток через Альпы и Турцию. На юге Азии она расширяется, а затем сужается и меняет направление на меридиональное, следует через территорию Мьянмы, острова Суматра и Ява и соединяется с тихоокеанской зоной в районе Новой Гвинеи. Именно в ней в свое время происходили достаточно сильные землетрясения в Средней Азии и Армении. Так что с тем, где ждать колебаний земной тверди, более-менее все понятно.

После разрушительных землетрясений второй половины прошлого века во многих странах мира — Японии, США, КНР, СССР — были развернуты работы по прогнозу землетрясений. Тогда были получены новые сведения о строении земной коры, проведены региональные сейсмологические наблюдения, начаты работы по поиску различных геофизических предвестников землетрясений.

Несмотря на то, что результатов было много, ожидавшихся признаков грядущих подземных ударов выявить не удалось, поскольку проходящие в недрах земной коры процессы оказались сложнее, чем о них думали. А главное, не удалось понять, имеются ли какие-нибудь четкие «маркеры» надвигающейся катастрофы, то есть явления, однозначно свидетельствующие о том, что землетрясение скоро начнется.

А ведь такие краткосрочные прогнозы, когда нужно предсказать за дни, в крайнем случае, за часы, время и магнитуду, чрезвычайно важны. Не будут же власти принимать решение об эвакуации на основе прогноза, сделанного за несколько месяцев или даже лет! Однако успешных примеров таких прогнозов чрезвычайно мало. Хотя один из них является весьма показательным — речь идет о знаменитом прогнозе китайских сейсмологов, которые предсказали девятибалльное землетрясение 1975 года в районе города Хайчен за несколько часов до его начала.

К этому времени в Китае, опираясь на опыт СССР, велись широкие прогнозные исследования. Были созданы Центральное сейсмологическое бюро и провинциальные центры, куда регулярно поступали сведения о всяких аномалиях в природе. По мере накопления опыта китайские ученые несколько раз удачно предсказывали места и примерное время землетрясения. Следствием проделанной работы стал уникальный Хайченский прогноз. Общее ликование по этому поводу было, однако, преждевременным. Спустя год в 150 километрах от Пекина произошло, увы, не предсказанное семибалльное землетрясение, унесшее свыше 400 тысяч жизней.

После этого случая оптимизм мировой общественности относительно прогноза землетрясений уменьшился. Было два-три более-менее удачных предсказания времени землетрясений в Мексике, Китае. В большинстве же случаев «поток ложных сообщений» оказывался слишком большим. При этом величина ошибки колебалась от нескольких недель до нескольких месяцев.

Так что же, неужели точного краткосрочного прогноза землетрясений сделать все-таки нельзя? На самом деле, можно. Еще в конце прошлого века выяснилось, что с комических расстояний предсказать землетрясения значительно проще, чем с поверхности Земли. Основным преимуществом спутниковых методов прогноза считается возможность глобального обзора и выявления всех наиболее сейсмоактивных на данный момент зон, а также временной масштаб (время обнаружения предвестников землетрясения до первого толчка) в одни-пять суток.

В основе такого прогноза, предложенного и активно развиваемого российскими учеными, лежит явление взаимообратимости земного магнитного поля. В ионосфере Земли (ионизованной атмосфере на высотах 60-200 километров) во время магнитных аномалий, вызываемых активными процессами на Солнце, генерируются электрические токи, интенсивность которых настолько велика, что они индуцируют токи в земной коре. В свою очередь, имеет место и обратный процесс — электрические поля в земной коре или на поверхности Земли вызывают токи в ионосфере. Интенсивность электрических полей в земной коре особенно резко возрастает в областях зарождения интенсивных землетрясений. Очевидно, такие поля должны приводить к значительным вариациям различных параметров ионосферы над областями готовящихся землетрясений.

Первые сообщения о наличии в ионосфере аномальных явлений, наблюдаемых за несколько дней до сильных землетрясений, появились еще в 60-х годах. Однако к ним относились примерно так же, как сообщениям о… неопознанных летающих объектах. Так продолжалось до начала 80-х годов. Прорыв наступил после запуска спутника «Интеркосмос-19» в 1979 году, который зарегистрировал аномальные шумы в низкочастотном диапазоне в некоем поясе, центр которого находился над эпицентром будущего землетрясения. Причем шумы начали появляться за несколько часов до толчка.

Эффект был зарегистрирован и оформлен как открытие. В дальнейшем он подтверждался на ряде других спутников, в том числе советско-французском «Ореол-3», который имел на борту значительно более чувствительную аппаратуру.

Вскоре получил объяснение и физический механизм этого явления. Была отмечена взаимосвязь между концентрацией газа радона, который начинает интенсивно выделяться из недр Земли в период подготовки землетрясения (особенно вблизи его эпицентра), и концентрацией электронов в ионосфере над областью землетрясения. Эта взаимосвязь имеет электрическую природу, то есть радон, судя по всему, как-то влияет на увеличение концентрации заряженных частиц в ионосфере, которые, собственно говоря, и создают эти самые аномальные электрические токи.

Дополнительным носителем электрического заряда являются аэрозоли с высоким содержанием металлов, которые также выделяются из земной коры в области готовящегося землетрясения. Генерируемые этими носителями электрические поля в ионосфере примерно в миллион раз меньше, чем у поверхности Земли. Но даже таких малых полей оказывается достаточно, чтобы вызвать существенные изменения не только в самой ионосфере, но и во всей силовой магнитной трубке, опирающейся на область подготовки землетрясения и соединяющей северное и южное полушария Земли. То есть, если землетрясение возникало в южном полушарии, то эффекты его воздействия на ионосферу проявляются и их можно наблюдать и в северном полушарии. Регистрация таких изменений может оказать существенную помощь в прогнозировании этих стихийных бедствий.

В то же время данное исследование установило, что локальные максимумы сейсмичности совпали с максимумами количества геомагнитных бурь. Тем самым подтвердилось открытое ранее российскими учеными явление сейсмогеоактивности определенных активных областей и так называемых корональных дыр на Солнце, «запускающих» землетрясение при определенных условиях в структуре солнечно-земных связей. Причем инициирующие воздействия проявляются на 14-е или (и) 22-е сутки с момента вспышки на Солнце или разрыва корональной дыры.

Иными словами землетрясения при определенных условиях рождаются на Солнце. А их предвестники могут быть обнаружены задолго до первого толчка. Таким образом, используя для сейсмического мониторинга имеющиеся спутниковые системы, исследующие солнечно-земные связи, уже сегодня можно, правда, пока еще не со 100%-ной точностью, предсказывать землетрясения.

Первые предложения для программы создания наземно-космической системы предупреждения о землетрясениях были подготовлены несколькими академическими институтами еще в советские времена вскоре после трагической катастрофы в Армении в декабре 1988 года. Планировалось, что аппаратура будет отрабатываться на орбитальной станции «Мир» с последующим развертыванием системы предупреждения на базе беспилотных аппаратов. Однако эта программа осталась нереализованной. Тем не менее, наработки, полученные на «Мире», используются сегодня для подготовки и проведения исследований по этой проблеме на МКС.

По первоначальным планам завершить работы по созданию космической системы отслеживания землетрясений «Вулкан» предполагалось в 2005-2006 годах. Однако она так и не была закончена в срок. Причины задержки те же, что и в целом в российской космонавтике: недостаточное финансирование. Между тем, надобность в такой системе огромная. Сегодня мы являемся свидетелями нового периода глобальной сейсмической активности. Заблаговременно предупредить людей о грозящей им опасности — это значит спасти сотни тысяч человеческих жизней. И, возможно, если бы этот проект удалось запустить в назначенный срок, то нынешней катастрофы в Японии удалось бы избежать…

Вадим Кириллов