Hoe beginnen aardbevingen? Het is een oude vraag - en hoewel wetenschappers de wraakzuchtige goden die de afgelopen millennia de schuld hebben gekregen, hebben uitgesloten, zijn ze het erover eens dat trillingen meer een kwestie zijn van platentektoniek dan van de woede van Poseidon, maar veel facetten van deze seismische puzzel blijven duister.
Een doorlopend mysterie is het fenomeen van voorschokken, kleine, soms onmerkbare trillingen die grotere aardbevingen in hetzelfde gebied enkele dagen of weken kunnen voorafgaan. Studies hebben aangetoond dat overal tussen 10% en 50% van de grote aardbevingen deze minishocks volgen. Dit heeft ertoe geleid dat veel onderzoekers zich afvroegen of voorschokken een geofysische toevalstreffer zijn of een standaardkenmerk van grote aardbevingen die moderne instrumenten gewoon niet gevoelig genoeg zijn om met zekerheid te detecteren.
Een studie die op 30 juli in het tijdschrift Geophysical Research Letters is gepubliceerd, biedt overtuigend nieuw bewijs voor de tweede hypothese. Met behulp van de meest uitgebreide catalogus van aardbevingsactiviteiten in Zuid-Californië ooit verzameld, ontdekte een team van onderzoekers dat ongeveer 72% van de grote (magnitude 4.0 of meer) aardbevingen in de regio tussen 2008 en 2017 verschillende voorschokken volgde die tot een maand voor de evenement.
"We hopen dat deze waarnemingen zullen helpen bij het informeren van verbeterde fysieke modellen over hoe aardbevingen beginnen," vertelde hoofdonderzoeksauteur Daniel Trugman, een seismoloog aan het Los Alamos National Laboratory in New Mexico, aan WordsSideKick.com. "Met dit verbeterde fysieke begrip zullen we uiteindelijk ook de voorspelling van aardbevingen kunnen verbeteren."
Trugman en zijn collega's begonnen hun zoektocht naar foreshocks door een catalogus samen te stellen van zo'n 284.000 aardbevingen die tussen 2008 en 2017 door verschillende meetstations in Zuid-Californië werden gedetecteerd. Met behulp van een techniek genaamd quake template matching (QTM), trainden de onderzoekers een computer om de verschillende te herkennen golfvorm die deze aardbevingen creëerden en doorzochten de records naar hints van kleinere aardbevingen die dezelfde trillingspatronen laten zien, hints die verborgen lagen in het constante, rommelende achtergrondgeluid van de aarde.
Het team leverde meer dan 1 miljoen extra aardbevingen op, waarvan vele magnitude 0,0 of minder (seismologen meten de omvang van een aardbeving op een logaritmische schaal, dus een aardbeving met een kracht van 0,0 zou ongeveer 10.000 keer zwakker zijn dan een aardbeving met een kracht van 4,0). In totaal hebben de onderzoekers hun catalogus uitgebreid met 1,81 miljoen aardbevingen, of een gemiddelde van een beving elke 3 seconden in de afgelopen 10 jaar, zei Trugman.
Uit deze uitgebreide lijst kozen de onderzoekers 46 aardbevingen met een kracht van 4,0 of hoger om te bestuderen voor activiteit op de voorschok. Maar eerst moest het team het gemiddelde aantal aardbevingen berekenen bij elke breuklijn in Zuid-Californië.
'Als je een punt in de aardkorst kiest, vooral in de buurt van een actieve breukzone, zal er een achtergrond van seismiciteit zijn', zei Trugman. 'Om te laten zien dat er voorspellingen zijn, moet je aantonen dat er in de aanloop naar het grotere evenement meer aardbevingen zijn dan je zou verwachten.'
Gewapend met deze seismische gemiddelden toonden de onderzoekers kort voor 33 van de 46 grote aardbevingen een statistisch significante toename van de activiteit van de voorschokken. De activiteit op de voorschokken nam overal toe van drie tot 35 dagen voordat een grote schok toesloeg, met een gemiddelde toename van gerommel ongeveer 16 dagen voor het grote evenement.
'De resultaten suggereren dat het voorkomen van voorschokken in de natuur vaker voorkomt dan eerder werd gedacht', concludeerden de onderzoekers in hun onderzoek.
En hoe zit het met de 28% van de aardbevingen die geen golf van voorschokactiviteit hadden? Trugman zei dat het waarschijnlijk is dat veel van die aardbevingen ook voorspellingen zagen, maar de onderzoekers konden ze gewoon niet met "99% zekerheid" definiëren.
'Er zijn een aantal gevallen waarin de seismische activiteit toeneemt, maar we weten niet zeker of het statistisch significant is', zei Trugman. Naarmate seismische bewakingsapparatuur verbetert, zou ook de detectie van voorschokken moeten toenemen, zei hij.
Toch voegde Trugman eraan toe dat sommige van de grote aardbevingen een dergelijke piek in de voorschokken duidelijk misten voordat het zware gerommel begon. En aan de andere kant ging een overgrote meerderheid van de kleine aardbevingen die hij en zijn team ontdekten helemaal niet vooraf aan grote aardbevingen, wat betekent dat het simpelweg zien van een toename van seismische activiteit langs een bepaalde breuklijn geen betrouwbare voorspeller is van een grotere aardbeving om komen.
"Wat we in dit artikel laten zien, is dat de meeste, zo niet alle hoofdschokken worden voorafgegaan door verhoogde seismische activiteit die niet kan worden verklaard als eenvoudige seismiciteit op de achtergrond," zei Trugman. "Maar dat is een heel andere bewering dan te zeggen dat 'de meeste stijgingen in seismiciteit een voorbode zijn die aangeven dat er een grote schok dreigt'."
Dit alles toont aan dat de processen die aardbevingen veroorzaken 'nogal variabel zijn', zei Trugman, en herinnert ons eraan dat seismologen nog ver verwijderd zijn van het met enige zekerheid kunnen voorspellen van aardbevingen. Misschien moeten we Poseidon toch nog niet van de haak slaan.
