用引力波來預(yù)測地震，或?qū)⒏咚?/h1>

2022-05-19 12:34

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

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文/陳根

地震是地殼快速釋放能量過程中造成的振動，期間會產(chǎn)生地震波的一種自然現(xiàn)象。地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞，造成板塊邊沿及板塊內(nèi)部產(chǎn)生錯動和破裂，是引起地震的主要原因。

地震的影響力涵蓋巖石圈及水圈——當?shù)卣鸢l(fā)生時，可能會連帶引發(fā)地表斷裂、大地震動、土壤液化、山崩、余震、海嘯、甚至是火山活動，并影響人類的生存及活動。

科學(xué)家通常利用地震儀等設(shè)備，通過監(jiān)測地面振動或地震波來探測地震。其中，地震波是指以地震為能量來源的波動。當?shù)卣鸢l(fā)生時，人們通常會因為地震波的傳播而感覺到地面“搖晃”。

但地震儀提供的預(yù)警量取決于地震與其之間的距離，以及傳播速度低于每秒6公里的地震波的速度。但超過7級以上，地震波就會使地震儀飽和，這使得最具破壞性的地震。現(xiàn)在，科學(xué)家找到了一種更加快速獲得準確數(shù)據(jù)的方法，即使用計算機算法來識別從斷層中以光速發(fā)射的引力波的尾跡。

具體來看，最近，參與尋找引力波（由大質(zhì)量物體運動在時空中產(chǎn)生的漣漪）的研究人員意識到，這些以光速傳播的重力信號也可以用來監(jiān)測地震。

佛羅里達大學(xué)致力于激光干涉儀引力波天文臺研究的物理學(xué)家Bernard Whiting表示，“這個想法是，一旦質(zhì)量移動到任何地方，引力場就會發(fā)生變化，而且所有東西都能感覺到它。令人驚訝的是，即使在地震儀中也會出現(xiàn)這種信號?！惫?，在2016年，Whiting和同事報告說，常規(guī)地震儀可以探測到這些重力信號。

地震導(dǎo)致質(zhì)量的巨大變化；這些位移會產(chǎn)生引力效應(yīng)，使現(xiàn)有的引力場和地震儀下的地面變形。通過測量兩者之間的差異，科學(xué)家得出結(jié)論，他們可以創(chuàng)建一種新的地震預(yù)警系統(tǒng)。重力信號在第一次地震波到達之前就會出現(xiàn)在地震儀上，這部分信號通常被忽略。

現(xiàn)在，蔚藍海岸大學(xué)的博士后Andrea Licciardi和同事建立了一種機器學(xué)習算法來進行模式識別。他們對模型進行了數(shù)十萬次模擬地震的訓(xùn)練，然后在日本東北地區(qū)的真實數(shù)據(jù)集上進行測試。研究人員在《自然》報道稱，該模型在大約50秒內(nèi)準確預(yù)測了地震的震級——比其他最先進的早期預(yù)警系統(tǒng)更快。

重力信號太弱，無法用現(xiàn)有技術(shù)探測8.3級以下的地震，該系統(tǒng)不太可能在地震儀覆蓋的地震區(qū)提供更多的預(yù)警。但研究人員認為，它可以提供更可靠的大地震規(guī)模估計，這對預(yù)測海嘯尤其重要。而新技術(shù)的應(yīng)用，或?qū)⒃谖磥頌槲覀兲峁└鄮椭?，也避免更多傷害?/p>

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