ابتكار أسلوب حديث لتوقع الزلازل قبل حدوثها: ما هي آلية عمله؟

في خطوة جديدة نحو حماية البشرية من الكوارث الطبيعية، تم الإعلان عن تطوير طريقة محتملة للتنبؤ بالزلازل، وهي تقنية يمكن أن تسهم في تقليل الكوارث الناتجة عن الهزات الزلزالية. 

جدير بالذكر أن الزلازل ظاهرة طبيعية تحدث بشكل مفاجئ، مما يجعلها واحدة من أكبر المخاطر التي تواجه المجتمعات حول العالم.

تطورات الزلازل العالمية

في الآونة الأخيرة، شهدت العديد من الدول نشاطًا زلزاليًا ملحوظًا. ففي يوم الجمعة، تعرضت منطقة أتاكاما في شمال تشيلي لزلزال بقوة 6.4 درجة. 

ورغم عدم تسجيل إصابات، أدت الهزة إلى انقطاع الكهرباء عن أكثر من 20 ألف شخص. هذا الحدث أعاد إلى الأذهان ضرورة تطوير وسائل للتنبؤ بالزلازل، لضمان سلامة السكان وتفادي الكوارث.

الزلازل في مصر

تزايدت المخاوف من تكرار الزلازل الخفيفة في مصر، مما أثار تساؤلات حول إمكانية دخول البلاد “حزام الزلازل”. تلك المخاوف عكست الحاجة الملحة لتطوير أساليب فعالة للتنبؤ بالزلازل، فضلا عن أهمية البحوث الحالية في هذا المجال.

لم تكن الأحداث السابقة مقتصرة على تشيلي ومصر، ففي باكستان، تسببت سلسلة من الهزات الأرضية في فرار أكثر من 200 سجين من سجن في مدينة كراتشي. 

كما شهدت تركيا زلزالاً بقوة 5.8 قبالة سواحل مرمريس، مما أدى إلى مقتل فتاة وإصابة 69 آخرين. وعلى النطاق الأوروبي، ضرب زلزال بقوة 6.2 درجة جزر دوديكانيسا اليونانية، مما يبرز الحاجة إلى توفير نظام فعال للتنبؤ بالزلازل حول العالم.

طريقة جديدة للتنبؤ بالزلازل

طوّر باحثون، من جامعة جنوب كاليفورنيا الأميركية، نموذجاً للزلازل في المختبر يربط منطقة التماس بين أسطح الصدوع باحتمالية وقوع الزلازل.

ويُظهر البحث الجديد، الذى نُشر في دورية «بروسيدنجز أوف ناشيونال أكاديمي أوف ساينسيز»، العلاقة بين الاحتكاك الذى يجري على المستوى المجهري الدقيق ووقوع الزلازل، مُقدماً رؤى جديدة في ميكانيكا الزلازل والتنبؤ المحتمل بوقوعها.

واستخدم الباحثون مواد أكريليك شفافة أتاحت مشاهدة تصدعات الزلازل في الوقت الحقيقي. وباستخدام كاميرات عالية السرعة وتقنيات قياس بصرية، تتبَّع الفريق كيفية تغير نفاذية ضوء الليد LED مع تشكل تقاطعات التلامس ونموها وتدميرها أثناء محاكاة الزلازل بالمختبر.

ويُقدم هذا الاكتشاف أول تفسير فيزيائي لمفهوم رياضي كان محورياً في علم الزلازل منذ سبعينات القرن الماضي. وحلل الباحثون 26 سيناريو محاكاة مختلفاً للزلازل، ووجدوا أن العلاقة بين سرعة التصدع وطاقة الكسر تتبع تنبؤات ميكانيكا «الكسر المرن الخطي».

ونجحت عمليات المحاكاة الحاسوبية التي أجراها الفريق في إعادة إنتاج الزلازل البطيئة والسريعة في المختبر، حيث طابقت ليس فحسب سرعات التصدع وانخفاضات الإجهاد، ولكن أيضاً كمية الضوء المنبعثة عبر واجهة الصدع أثناء التصدعات.