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地球自转减慢将导致更多地震?

 博科园 2020-02-15

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日本地震造成的地面裂缝。如果这个新想法是正确的,那么2018年将会发生30次7.0级以上的地震。图片:Wikimedia Commons user Katorisi,

以一篇引人入胜的科学论文为基础的新疑问登上了新闻头条:地球自转速度的减慢可能导致同步地震的产生。此外,由于地球的自转正经历着这种精确的减速,可能会在明年的地震中准确地看到全球地震数量上升。尽管媒体报道一如既往地喘不过气来,但有一些更客观的说法,认为我们明年可能不会发生更多的地震,重要的是:

1、在过去的一个世纪里地球经历了更大的地震

2、在这些时期和地球的减速之间有关系

3、地球已经经历了另一段时间的减速转动

明年会有更多的地震吗?如果是这样,那是为什么?让我们来看看科学:

由于地震学和其他地球物理观测,地球内部的各个层面都得到了明确的界定和理解。但是地球内部的变化如何影响我们的表面还没有完全了解。图片:Wikimedia Commons user Surachit

我们认为地球是一个没有随时间变化的球体行星,但这并不完全正确。在我们的星球内部,有多层:地壳、地幔、(液体)外核,以及(固体)内核。内核并不总是在那里,但在地质条件下地球冷却下来的1到15亿年前,形成了相对较近的时间。在核心深处,随着时间的推移会发生三大变化:

1、长期存在的放射性元素,如铀和钍,会衰变释放出大量的能量

2、发生重力收缩,导致核心释放能量,慢慢地变成一个更稳定、更密集的结构

3、随着时间的推移,内部核心的外核慢慢凝固,预计随着时间的推移,内部核心边缘会形成小的“冻结”沉积物。

换句话说,内核正在成长,变得更加稠密和稳定,并改变了它原有的结构。

这些小小的影响加起来在地球上有一个很大的变化!增加核心的密度,特别是在重新排列的过程中,会使更多的地球质量更靠近中心。在内核外面,液态金属外核旋转,产生地球磁场。随着外核收缩,内核增长,地球磁场发生微小而实质性的变化,最终传播到地幔,然后传播到地壳。随着地幔和地壳的张力增长和增长,它们最终破裂,导致整个星球大规模的重组,地震和地球转速的短暂上升。

潮汐节律,如这里所示的Touchet构造,可以让我们确定地球自转的速度。在恐龙时代,地球上的一天只有22.5个小时,而不是24个小时。图片:Wikimedia Commons user williamborg

在正常情况下,核心的变化很小,尽管地球的自转随时间而改变,但这是磁场对地表地震更重要的影响。地球有许多层,内部的变化需要大量的时间来传播到表面。如果内部核心层发生了内部的重组,导致了外核的磁场变化,那么我们是否有理由期待几年后就会开始在地壳上发生一系列强烈的地震呢?

当我们研究最强大的地震发生时,似乎没有模式;它本质上是随机的。但是,如果你看看地震有多么频繁,比如7.0级或以上,你通常会在一年里得到15~20次。然而,有些年份的地震比平均值差得多,比平均水平高出10次以上。如果观察比平均年份多的年份,它们似乎是周期性的:每隔32年左右一次。

正如地质学家Trevor Nace所指出的:该研究小组对这种周期性的地震频率的根本原因感到困惑。他们将其与一些全球历史数据集进行了比较,发现只有一个与地震的上升有很强的相关性。这种相关性是地球自转减慢的原因。具体地说,研究小组指出,在每25到30年的时间里,地球的自转开始减速,而在地震发生前,这种减速就发生了。历史上的减速持续了5年,去年引发了地震的增加。

2014年、2015年、2016年和2017年都出现了这种放缓。如果2018年是放缓的第五个年头,如果这种模式保持不变,预计2018年将会是一个充斥着大量大地震的年份。如果这个假设是正确的,它将预示着地质和地球物理学领域的一个重大进展,因为预测地震的能力在很长一段时间内都无法预测。

然而,有很多理由值得怀疑。磁场变化与地球周期性减速之间的联系似乎是相互关联的,但没有建立因果关系。我们不能确定这种机制是否真实。自1900年以来,也只有大约四年的时间来展示地震的过度程度,并且预测2018年将是第五次,需要相当大的跨越。2017年只有7级7.0级以上地震,远低于15~20次的平均水平。统计上的波动很大,即使我们明年有25~30次地震,也并不一定意味着地球自转的减慢导致了它。

地图显示了在过去的100年里,6级以上地震的位置。图片版权:David Bressan / GIS

在足够长的时间里,月球是减缓自转地球的唯一主要因素,因为我们24小时的日子相对较近,而且不会永远存在。但事实是,我们确实有几年比其他地震更危险,也没有很好的解释,为什么或者一个好的方法来预测什么时候会发生。如果这项新研究是正确的,那么我们不仅会朝这两方面迈进一大步,而且在12个月之后,我们将有一些实质性的证据支持这一理论,这对科学来说是一个非常激动人心的时刻。

知识:科学无国界,博科园-科学科普

作者:Ethan Siegel(天体物理学家)

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