أدت الموجات المنعكسة عن قلب الأرض إلى تحول اليابان بعد زلزال عام 2011

بعد حوالي 15 دقيقة من زلزال توهوكو الذي بلغت قوته 9 درجات على مقياس ريختر في 11 مارس/آذار 2011، قفزت اليابان بأكملها تقريبًا نصف سنتيمتر إلى الشرق. نتج هذا التراجع عن موجة زلزالية قوية للغاية سافرت مسافة 5800 كيلومتر إلى قلب الكوكب ثم ارتدت مرة أخرى نحو السطح.

وفي سياق الدمار الذي سببه الزلزال، بما في ذلك تحركات الأرض المحلية لعدة أمتار وأمواج تسونامي بارتفاع 40 متراً والتي أدت إلى انهيار ثلاثة مفاعلات في محطة فوكوشيما داييتشي النووية، قد تبدو 5 ملليمترات غير ذات أهمية.

لكن هذه الحركة حدثت على مسافة 3000 كيلومتر، أي ما يقرب من سبع مرات أطول من طول خط الصدع الرئيسي للزلزال وأطول من أي انزلاق تم تسجيله على الإطلاق.

وما يجعل هذه الحالة غير عادية أيضًا هو التوقيت والنمط، كما يقول سونيونج بارك من جامعة شيكاغو. “إننا نرى خطوة صغيرة يبلغ قطرها 5 ملم باتجاه الشرق تحدث في وقت واحد تقريبًا وبحجم مماثل في جميع أنحاء اليابان تقريبًا، دون أي زلزال عادي في ذلك الوقت بالضبط.”

لم يكن التحول هائلاً في امتداده من الشمال إلى الجنوب فحسب، بل كان عرضه يشمل اليابان بأكملها وما وراءها، إلى المحيط.

يقول بارك: “لم تكن مجرد حافة ضيقة هي التي تحركت”. “تمتد الخطوة باتجاه الشرق على الأقل عبر جميع أنحاء اليابان حيث لدينا محطات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). إذا كان لدينا أدوات كثيفة مماثلة في قاع البحر، فيمكننا أن نقول بشكل أكثر دقة إلى أي مدى تمتد هذه الحركة بعيدًا عن الشاطئ، ولكن على الأرض، يتم ملاحظة التحول إلى حد كبير في كل مكان في جميع أنحاء اليابان.”

ومن خلال تحليل بيانات نظام تحديد المواقع (GPS) والبيانات الزلزالية الشاملة المسجلة خلال الكارثة، توصلت بارك وزملاؤها إلى كيفية حدوث مثل هذه الحركة الهائلة الهائلة ولماذا حدث التمزق بعد 15 دقيقة من الزلزال الرئيسي.

غالبًا ما تولد الزلازل موجات تنتقل إلى أعماق باطن الأرض وتنعكس عن باطن الأرض، لكنها عادةً ما تصبح ضعيفة جدًا بحلول الوقت الذي تنتقل فيه إلى مركز الكوكب ثم تعود مرة أخرى.

في حالة توهوكو، كانت الصدمة الرئيسية كبيرة جدًا لدرجة أن الموجة الأصلية، على الرغم من ضعفها، ظلت قوية بما يكفي عند عودتها إلى السطح لتسبب اضطرابًا على مستوى البلاد، حيث تحركت أربع صفائح تكتونية متجاورة في انسجام تام.

يقول بارك: “نعتقد أن الاهتزاز القوي الناتج عن زلزال توهوكو الأصلي ربما يكون قد أضعف بالفعل حدود الصفائح، مما يجعلها أكثر عرضة للتحرك عندما تأتي الموجة المنعكسة عن مركزها”.

يقول بارك إن هذا الحدث يوضح أن هناك آليات تدمير لم يتم التعرف عليها سابقًا يمكن أن تتبع الزلازل. “إنه يوضح أنه بعد وقوع زلزال كبير، قد نحتاج أيضًا إلى أن نكون على دراية بالمخاطر الزلزالية المحتملة بسبب وصول الأمواج العميقة التي يمكن أن تؤدي إلى المزيد من الأحداث، وعلى مسافات كبيرة جدًا”.

ويقول روبن لي من جامعة كانتربري بنيوزيلندا إن هناك حاجة الآن إلى مزيد من الأبحاث لفهم الآثار المترتبة على هذا النوع من الحركة بالنسبة لأجزاء أخرى من العالم تعاني من أخطاء مماثلة.

يقول لي: “يُظهر هذا أن الزلازل الكبيرة يمكن أن تؤدي إلى حدوث حركة صدع واسعة النطاق ومتأخرة بعد دقائق، وعلى مناطق أكبر بكثير مما كان متوقعًا”.