最新模型发现,日月的微弱潮汐力可通过类似于按压高脚杯的共振效应,撬动断层并引发慢地震,为地震预测提供全新思路。
地球在宇宙中就像是被太阳和月球用引力细线牵引的木偶。这种引力不仅拉动着海洋产生潮汐,也在岩石地壳中引发着看不见的潮汐。虽然日月对地壳施加的潮汐应力极其微弱,只有几千帕,相当于人用手轻压的力度,却能够引发地壳深处的慢地震。
与瞬间爆发并带来剧烈震感的普通地震不同,慢地震释放能量的过程非常缓慢,地表人类根本无法感知。长久以来,如此微小的引力如何撬动巨大地块,一直是个未解之谜。科学家通过最新模型发现,这种现象的背后竟然是共振机制,就像用湿润的手指沿高脚杯杯沿摩擦时,杯子会发出共鸣一样。

在板块交界处,断层地块以特定的状态滑动与摩擦。当断层处于相对稳定的滑动状态时,任何外力的微小扰动都可能将其推离平衡区。随着滑动速度增加,断层接口处的摩擦力反而下降,这种动态变化会进一步放大滑动过程,进而在模型中产生慢速甚至快速的滑动事件。
日月引力能否触发地震,主要取决于潮汐扰动的强度与周期。如果潮汐力的强度较低,断层只会保持缓慢且安静的滑动。但当强度突破临界值,且周期正好与断层的自然响应时间匹配时,共振就会发生。这就像在恰当的节奏下推秋千,微小的推力也能让秋千越荡越高。
这种潮汐共振效应在现实世界中已有体现。例如在日本西南侧与北美卡斯卡迪亚等地的断层带,监测到的微震活动往往随着潮汐变化,以大约12小时和24小时为周期达到峰值。不过,引力扰动有时也会诱发更为复杂和难以预测的地震活动。
这项研究为解读潮汐与慢地震之间的联系提供了重要框架。由于太阳和月球的运行轨迹极易精确推算,研究人员可以通过测量到的地震活动与潮汐变化进行比对,反向推算地下断层的物理特性,例如摩擦强度以及断层发生弱化前所需的滑动距离。
环太平洋火山地震带是全球地壳运动最活跃的区域。在这里发生的慢地震,揭示了板块交界处应力积累与释放的动态过程。深入理解慢地震的触发机制,将有助于评估未来超大逆冲地震的破裂潜力和影响范围。作为地球上破坏力最强烈的地震类型,超大逆冲地震不仅能引发毁灭性海啸,甚至可能重新激活沉寂的火山。解开引力共振的谜团,正为未来的地震预警开辟出一条全新的途径。
原文:https://www.sciencealert.com/the-sun-and-moon-can-trigger-earthquakes-and-scientists-may-finally-know-how