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英国地质调查局地震学家 预测地震人类无能为力

http://www.kexue.com 2012-03-09 11:31:56 网易探索  发表评论

  在日本大地震过去一年后,科学家仍没有找到可靠的地震预测手段。英国地质调查局地震学家布赖恩·巴普蒂表示,科学家在准确预测地震方面仍“无能为力”。他说:“没有人能够准确预测一场地震将在何处、何时发生以及可能的震级。科学家必须同时对这三个方面进行预测,缺少任何一个的预测都毫无意义。

  日本应是最渴望预测地震的国度,但预测手段未能如愿

  2011年3月11日,日本东北部发生里氏9级大地震,地震产生的可怕力量撕裂了大约40英里(约合64公里)的海床,导致本州岛向东移动了8英尺(约合2.4米),地球自传轴也发生偏移。大地震引发的海啸高度达到大约130英尺(约合40米),对内陆6英里(约合10公里)的区域造成严重破坏,同时导致福岛第一核电站发生泄漏事故。此次地震和海啸释放的能量相当于轰炸广岛的原子弹的6亿倍,共造成1.5万人死亡,数千人失踪。

  日本是一个非常发达的国家,拥有大量优秀的科学家和工程师。不幸的是,这个岛国处在地球上其中一个最为活跃的地震带。在爆发撕裂地壳的大地震前,日本拥有的预警时间不到一分钟。在此之前,日本也曾遭遇大地震袭击,最严重的一次当属1923年的关东大地震,共造成至少10万人死亡。如果问哪一个国家最希望准确预测地震,那一定是日本。不过,日本的科学家尚无法做到这一点。

  几百年来,科学家一直在寻找可靠的地震预测手段,但始终未能如愿。在2004年斯里兰卡遭节礼日海啸(由发生在印度洋的地震引发)前,曾出现大象逃离海岸的报告。自古典时代以来,动物在地震前异象故事就不绝于耳。希腊历史学家称,公元前373年老鼠和蛇在大地震发生前几天逃离了海利斯城。

  目前仍无能为力

  地质学家最希望做的就是找到可靠和准确的地震预测手段——可靠和准确关乎人的生死。

  2011年,6名意大利科学家和1名政府官员因未能在2009年拉奎拉地震前发出足够警告遭到指控,罪名为过失杀人罪。目前,审判还在进行中。拉奎拉地震共造成了309人死亡。

  在拉奎拉地震发生前几天,当地曾出现几次幅度较小的晃动。有时候,这种晃动预示着一场大地震。在拉奎拉,半数大地震发生前都会出现“预震”,但只有大约1/50的小地震之后发生大地震。美国华盛顿大学地震学家约翰·维达勒2011年接受《科学美国人》杂志采访时表示:“人们并不十分了解地震的风险。实际上,地震一直在发生。”

  科学家需要做些什么才能预测地震呢?

  英国地质调查局地震学家布赖恩·巴普蒂表示,科学家在准确预测地震方面仍“无能为力”。他说:“没有人能够准确预测一场地震将在何处、何时发生以及可能的震级。科学家必须同时对这三个方面进行预测,缺少任何一个的预测都毫无意义。如果面对的是可能影响数万人的大地震,政府需要进行大规模的撤离行动,在这种情况下,你需要找到非常可靠的预测手段。”

  在拉奎拉,当地技师吉奥基诺·朱利安尼曾在地震前发出警告,声称将要发生一场地震灾难。朱利安尼的预测建立在氡气观测基础之上,所预测的地震发生地点和时间与实际情况相差数英里和一周。

  导致地震预测异常困难的原因很多。与天气预测一样,地震学也是一门研究复杂而混乱的系统的科学,具体地说,就是研究地球粘核和地幔与上方构造板块之间相互作用的流体动力学。气象学家可以根据卫星和气象观测站获取的大量数据预测天气,相比之下,大地震却是较为罕见的事件,导致地震发生的因素也很难进行观测。地质学家能做的只是预测特定级别的地震在特定区域发生的频率。巴普蒂说:“我们可以将所有地震活动的统计模型结合在一起,了解构造板块间边界出现的情况,但这带有准随机性。”

  地震的准随机性似乎与源头的复杂性和人类的“无知”有关。巴普蒂说:“断层会在地壳上延伸,延伸的范围越大,地震强度越高。但我们并不知道何种因素导致断裂发生,何种因素又让断裂停止。”

  更令地质学家头疼的是,并非所有地震都发生在构造板块边界。在这一区域,板块之间相互挤压和滑动。板内地震虽然罕见,但破坏性极大。2001年印度古吉拉特邦发生的板内地震造成超过1.2万人死亡。这种地震的成因仍旧是一个谜。日本等板块活跃的国家已做好充分准备,应对未来可能发生的大地震,但板内地震可能突然发生,让人措手不及。

  氡气观测法“不靠谱”,动物预测只是“神话”

  尽管科学家做出了很多努力,研究地下活跃,但在帕克菲尔德(处在加利福尼亚州圣安德鲁斯断层上)等地区,地下发生的过程较为缓慢,给研究带来难度。巴普蒂说:“科学家对应变速率等很多因素进行了大量地下测量,但仍很难准确预测下一场地震可能在何时发生。现在,我们尚没有可送入钻孔的探测器,用于探测哪些岩层中的应力不断积聚。”

  不过,这并不意味着科学家无法找到很多能够通过间接方式了解地下活动的手段。其中一种研究手段被称之为“朱利安尼氡气观测法”,这种方法立基于这样一个假设,即地壳岩穴中的放射性气体氡气会在地壳处在较大压力下时释放。如果土壤或者地下水中的氡量升高,说明可能在近期内发生地震。不过,这种假设还无法成为一个可靠的指示器,监视全球断层带的氡量变化也面临巨大的技术挑战。

  实际上,朱利安尼氡气观测法并不是第一种引起关注的地震预测手段。巴普蒂说:“上世纪80年代,所谓的‘VAN法’也一度非常流行。这种手段通过观测不同地区的电磁场变化进行预测。不过,VAN法并没有发现地震的物理机制,只是一系列测量,可能发现一些征兆,也可能一无所获。最后,VAN法被证明是一种不可靠的预测手段。”其他正在接受检验的方式还包括“地震各向异性分析”——对地震波的振动进行研究。这种预测方式在实验室表现出色,目前还没有走出实验室接受考验。

  目前,科学家尚未发现很多证据,证明动物在地震前行为异常。在最近举行的“美国科学促进会”会议上,中国科学作家袁岳(土摩托)发表有关地震预测的科学和伪科学的演讲。袁岳指出:“全世界的动物都有行为异常的时候,并不奇怪。人们会在地震过后将动物怪异行为与地震错误地联系在一起。”

  这种现象被称之为“心理聚焦”。举例来说,在地震发生后不久,人们可能回想起他们的宠物狗在地震前行为异常,如果宠物狗出现异常行为后什么也没有发生,人们便会忘记这件事。袁岳表示,如果动物能够预测地震,它们应该拥有人类不具备的优势,同时不会面临自然选择的压力,但事实并非如此,说明动物能够预测地震只是一个“神话”。

  地震可能不会越发频繁,但死于地震之手的人数却越来越多。地球上一些板块活动最为活跃的地区人口增长速度极快,因此在下一场大地震来临前,提前几分钟发生警告能够挽救数万人的生命。这种警告允许人们及时躲在桌子底下或者采取其他应对措施。如果一位科学家能够找到一种预测手段,准确预测地震何时发生,他必将获得无上荣誉。然而,这似乎仍旧是一个非常遥远的梦想。

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