Επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Κιότο έχουν αναπτύξει ένα θεωρητικό μοντέλο που εξετάζει εάν οι διαταραχές στην ιονόσφαιρα θα μπορούσαν να ασκήσουν ηλεκτροστατικές δυνάμεις βαθιά μέσα στον φλοιό της Γης. Υπό ορισμένες συνθήκες, αυτές οι δυνάμεις θα μπορούσαν να συμβάλουν στην εκδήλωση μεγάλων σεισμών.

Η έρευνα, δεν έχει ως στόχο την πρόβλεψη σεισμών. Αντίθετα, περιγράφει έναν πιθανό φυσικό μηχανισμό που δείχνει πώς οι μεταβολές στα επίπεδα φόρτισης της ιονόσφαιρας —που προκαλούνται από έντονη ηλιακή δραστηριότητα, όπως οι ηλιακές εκλάμψεις— μπορεί να αλληλεπιδρούν με ήδη αποδυναμωμένες περιοχές του φλοιού και να επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται οι ρωγμές.

Πώς η ιονόσφαιρα μπορεί να επηρεάσει τις ζώνες ρηγμάτων

Σε αυτό το μοντέλο, οι ραγισμένες περιοχές του φλοιού θεωρείται ότι περιέχουν νερό σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, πιθανώς σε υπερκρίσιμη κατάσταση. Από ηλεκτρική άποψη, αυτές οι ραγισμένες ζώνες μπορεί να λειτουργούν σαν πυκνωτές. Συνδέονται τόσο με την επιφάνεια της Γης όσο και με την κατώτερη ιονόσφαιρα, δημιουργώντας ένα τεράστιο ηλεκτροστατικό σύστημα που συνδέει το έδαφος με την ανώτερη ατμόσφαιρα.

Όταν η ηλιακή δραστηριότητα αυξάνεται, η πυκνότητα των ηλεκτρονίων στην ιονόσφαιρα μπορεί να αυξηθεί σημαντικά. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει ένα αρνητικά φορτισμένο στρώμα στην κατώτερη ιονόσφαιρα. Μέσω της χωρητικής σύζευξης, αυτό το φορτίο μπορεί να δημιουργήσει έντονα ηλεκτρικά πεδία μέσα σε μικροσκοπικά κενά εντός των ρηγμάτων πετρωμάτων. Η ηλεκτροστατική πίεση που προκύπτει μπορεί να προσεγγίσει επίπεδα παρόμοια με τις παλιρροιακές ή βαρυτικές τάσεις που είναι ήδη γνωστό ότι επηρεάζουν τη σταθερότητα των ρηγμάτων.

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς της ομάδας, οι διαταραχές της ιονόσφαιρας που συνδέονται με μεγάλες ηλιακές εκλάμψεις – που περιλαμβάνουν αυξήσεις στο συνολικό περιεχόμενο ηλεκτρονίων κατά αρκετές δεκάδες μονάδες TEC – ενδέχεται να δημιουργήσουν ηλεκτροστατικές πιέσεις αρκετών megapascals εντός αυτών των κενών του φλοιού.

Ιονοσφαιρικές ανωμαλίες που παρατηρήθηκαν πριν από μεγάλους σεισμούς

Συχνά έχουν παρατηρηθεί ασυνήθιστες συμπεριφορές της ιονόσφαιρας πριν από ισχυρούς σεισμούς. Οι παρατηρήσεις περιλαμβάνουν αιχμές στην πυκνότητα των ηλεκτρονίων, πτώσεις στο υψόμετρο της ιονόσφαιρας και βραδύτερη διάδοση των μεσαίου μεγέθους διαταραχών της ιονόσφαιρας. Παραδοσιακά, οι επιστήμονες έχουν ερμηνεύσει αυτές τις αλλαγές ως επιπτώσεις που προκαλούνται από την συσσώρευση τάσεων στο εσωτερικό του φλοιού.

Αυτό το νέο πλαίσιο προσφέρει μια επιπλέον προοπτική. Υποδηλώνει μια αμφίδρομη αλληλεπίδραση, στην οποία οι διεργασίες στο εσωτερικό της Γης μπορούν να επηρεάσουν την ιονόσφαιρα, ενώ οι διαταραχές της ιονόσφαιρας μπορούν επίσης να στείλουν δυνάμεις ανατροφοδότησης πίσω στον φλοιό. Το μοντέλο συνδέει τον διαστημικό καιρό με τη σεισμική δραστηριότητα, χωρίς να ισχυρίζεται ότι η ηλιακή δραστηριότητα προκαλεί άμεσα σεισμούς.

Η ηλιακή δραστηριότητα και ο σεισμός στην ιαπωνική χερσόνησο Νοτό το 2024

Οι ερευνητές επισημαίνουν τους πρόσφατους μεγάλους σεισμούς στην Ιαπωνία, συμπεριλαμβανομένου του σεισμού της χερσονήσου Νοτό το 2024, ως γεγονότα που συνέβησαν λίγο μετά από περιόδους έντονης ηλιακής δραστηριότητας. Τονίζουν ότι αυτή η χρονική σύμπτωση δεν αποδεικνύει αιτιώδη συνάφεια. Ωστόσο, συνάδει με την ιδέα ότι οι διαταραχές της ιονόσφαιρας θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως παράγοντας που συμβάλλει στην πρόκληση σεισμών όταν τα ρήγματα είναι ήδη κοντά στο σημείο θραύσης.

Επανεξέταση των σεισμών

Αξιοποιώντας τη φυσική του πλάσματος, την ατμοσφαιρική επιστήμη και τη γεωφυσική, αυτή η προσέγγιση επεκτείνει την παραδοσιακή άποψη ότι οι σεισμοί προκαλούνται αποκλειστικά από δυνάμεις στο εσωτερικό του πλανήτη. Τα ευρήματα δείχνουν ότι η παρακολούθηση των ιονοσφαιρικών συνθηκών παράλληλα με τις υπόγειες μετρήσεις θα μπορούσε να βελτιώσει την κατανόηση του πώς ξεκινούν οι σεισμοί και πώς αξιολογείται ο σεισμικός κίνδυνος.

Μελλοντικές εργασίες, σύμφωνα με το Science Daily θα συνδυάσουν την υψηλής ανάλυσης ιονοσφαιρική τομογραφία με βάση το GNSS με λεπτομερή δεδομένα για τον διαστημικό καιρό. Ο στόχος είναι να προσδιοριστεί πότε και πώς οι διαταραχές της ιονόσφαιρας ενδέχεται να ασκήσουν σημαντικές ηλεκτροστατικές επιδράσεις στον φλοιό της Γης.