نادراً ما تتحدث الأرض بصوت واحد. غالباً ما تهمس من خلال تسلسلات - اهتزاز واحد يتبعه آخر، صدى هادئ يتكشف بعد الحدث الرئيسي. الزلازل، بهذه الطريقة، نادراً ما تكون وحيدة. تترك وراءها آثاراً من الحركات الأصغر المعروفة بالهزات الارتدادية، تذكيرات دقيقة بأن الأرض تحت أقدامنا لا تزال تتكيف طويلاً بعد التمزق الأولي.
على مدى أجيال، حاول العلماء فهم لماذا تؤدي بعض الزلازل إلى سلاسل طويلة من الهزات الارتدادية بينما تتلاشى أخرى بسرعة إلى الصمت. لقد ظل الاختلاف شيئاً من الألغاز الجيولوجية، مخفياً عميقاً داخل ميكانيكا الصفائح التكتونية المعقدة.
تشير دراسة جديدة الآن إلى أن أحد العوامل الرئيسية قد يكمن بعيداً تحت السطح، داخل المياه المحبوسة داخل ألواح القشرة المحيطية الهابطة. وفقاً للباحثين، قد يلعب ترطيب هذه الألواح - أساساً مقدار المياه المخزنة داخل معادن اللوح الغارق - دوراً حاسماً في تحديد عدد الهزات الارتدادية التي تحدث في مناطق الانغماس.
تشكل مناطق الانغماس حيث تنزلق لوحة تكتونية تحت أخرى وتنحدر إلى عباءة الأرض. هذه المناطق مسؤولة عن بعض من أقوى الزلازل على الكوكب، بما في ذلك العديد من الأحداث الكبيرة التي تحدث على طول "حلقة النار" في المحيط الهادئ.
بينما تغرق الصفائح المحيطية في العباءة، تحمل معها معادن تحتوي على مياه محبوسة داخل هياكلها البلورية. تحت ضغط ودرجة حرارة متزايدة، يمكن إطلاق هذه المياه في طبقات الصخور المحيطة، مما يغير الخصائص الفيزيائية للقشرة العميقة والعباءة.
تشير الأبحاث الجديدة إلى أن هذه المياه المخفية قد تؤثر على كيفية تصرف صدوع الزلازل بعد تمزق كبير. عندما تحتوي الألواح على مستويات أعلى من الترطيب، يمكن أن تضعف السوائل المحررة الصخور المحيطة وتزيد من ضغط المسام على طول الصدوع. قد يسمح هذا العملية بإعادة توزيع الضغوط بشكل أكثر سهولة، مما قد يؤدي إلى تحفيز عدد أكبر من الهزات الارتدادية.
لاستكشاف هذه الفكرة، قام العلماء بتحليل بيانات زلزالية من عدة مناطق انغماس حول العالم. قارنوا عدد وتوزيع الهزات الارتدادية التي تلت الزلازل الكبيرة مع النماذج الجيولوجية التي تصف مدى ترطيب الألواح الأساسية.
ظهر نمط تدريجياً. كانت المناطق التي بدت فيها اللوحة الهابطة تحمل كميات أكبر من المياه تميل إلى إنتاج سلاسل أكثر اتساعاً من الهزات الارتدادية. بالمقابل، كانت المناطق التي يُعتقد أن اللوح فيها جاف نسبياً غالباً ما تشهد عدد أقل من الاهتزازات الثانوية.
العلاقة ليست بسيطة أو مطلقة، لكن الارتباط يقدم منظوراً جديداً قيماً حول العمليات التي تحدث عميقاً تحت مناطق الانغماس. يشير إلى أن وجود المياه - المخفية داخل المعادن على عمق كيلومترات تحت السطح - يمكن أن يؤثر بشكل دقيق على كيفية استمرار الطاقة الزلزالية في التموج عبر القشرة بعد الزلزال.
قد تساعد هذه الرؤية الباحثين على فهم أفضل لماذا يختلف نشاط الهزات الارتدادية بشكل كبير بين المناطق التكتونية المختلفة. بينما تساهم العديد من العوامل في سلوك الهزات الارتدادية، بما في ذلك هندسة الصدع وتوزيع الضغط، يبدو أن ترطيب الألواح هو قطعة أخرى مهمة من اللغز.
فهم هذه الآليات يحمل أهمية عملية أيضاً. يمكن أن تستمر الهزات الارتدادية لأسابيع أو أشهر أو حتى سنوات بعد زلزال كبير، مما يشكل مخاطر مستمرة على البنية التحتية المتضررة والمجتمعات التي تتعافى من الحدث الأولي.
من خلال تحديد الظروف الجيولوجية التي تجعل سلاسل الهزات الارتدادية أكثر احتمالاً أو أكثر كثافة، قد يتمكن العلماء في النهاية من تحسين النماذج التي تتنبأ بالمخاطر الزلزالية بعد الزلازل الكبيرة.
في الأعماق الهادئة حيث تنحدر الصفائح التكتونية إلى الأرض، تتحرك المياه ببطء عبر الهياكل المعدنية، غير مرئية للملاحظة البشرية. ومع ذلك، قد تساعد هذه السوائل المخفية في تحديد كيفية استجابة قشرة الكوكب بعد زلزال قوي.
غالباً ما تعمل الأنظمة الداخلية للأرض بطرق دقيقة، مع عمليات تتكشف بعيداً عن السطح حيث يعيش الناس. ومع ذلك، فإن الاكتشافات مثل هذه تضيء تدريجياً الديناميات غير المرئية التي تشكل الأحداث الزلزالية.
يؤكد الباحثون أن المزيد من العمل مطلوب لتوضيح العلاقة بين ترطيب الألواح وإنتاجية الهزات الارتدادية. قد تساعد المراقبة الزلزالية المستمرة والنمذجة الجيولوجية في توضيح كيفية تأثير المياه على سلوك الصدع عبر مناطق الانغماس المختلفة.
في الوقت الحالي، تقدم الدراسة تذكيراً مدروساً بأن حتى أصغر المكونات داخل باطن الأرض - جزيئات المياه المحبوسة في الصخور - يمكن أن تؤثر بهدوء على إيقاعات قشرة الكوكب المتحركة.
تنبيه صورة الذكاء الاصطناعي تم إنتاج الرسوم التوضيحية باستخدام الذكاء الاصطناعي وتعمل كتصويرات مفاهيمية.
تحقق من المصدر توجد مصادر موثوقة تغطي هذا البحث. تشمل وسائل الإعلام الرئيسية والمجلات العلمية التي أبلغت عن النتائج:
Nature Communications Phys.org ScienceDaily Earth.com ScienceAlert