«Η σκάλα του διαβόλου»

Σε περιφερειακό επίπεδο και σε όλο τον κόσμο, η εμφάνιση μεγάλων ρηχών σεισμών φαίνεται να ακολουθεί ένα μαθηματικό μοτίβο που ονομάζεται «Σκάλα του Διαβόλου», όπου τα σμήνη των σεισμικών γεγονότων χωρίζονται από μεγάλα αλλά με διαστήματα σεισμικής ησυχίας. Το εύρημα που δημοσιεύθηκε στο Δελτίο της Σεισμολογικής Εταιρείας της Αμερικής διαφέρει από το πρότυπο που προβλέπει η κλασική μοντελοποίηση σεισμών που υποδηλώνει ότι οι σεισμοί θα εμφανίζονταν περιοδικά ή σχεδόν περιοδικά με βάση κύκλους συσσώρευσης και απελευθέρωσης τεκτονικού στρες. Στην πραγματικότητα, λέει ο Τσεν του Πανεπιστημίου του Μισσούρι, Κολούμπια, και οι συνεργάτες του, οι περιοδικές σεισμικές σειρές είναι σχετικά σπάνιες. Οι ερευνητές σημειώνουν ότι τα αποτελέσματά τους θα μπορούσαν να έχουν επιπτώσεις στην εκτίμηση σεισμικού κινδύνου. Για παράδειγμα, διαπίστωσαν ότι αυτές οι μεγάλες σεισμικές ακολουθίες [εκείνες με γεγονότα μεγέθους 6,0 ή μεγαλύτερες] είναι «εκρηκτικές» από το αναμενόμενο, πράγμα που σημαίνει ότι η συσσώρευση σεισμών στο χρόνο οδηγεί σε μεγαλύτερη πιθανότητα επανάληψης γεγονότων αμέσως μετά από έναν μεγάλο σεισμό. Το ακανόνιστο χάσμα μεταξύ γεγονότων καθιστά επίσης πιο δύσκολη την πρόβλεψη μέσου χρόνου επανάληψης μεταξύ μεγάλων σεισμών. Οι σεισμολογικοί κατάλογοι  για μεγάλους σεισμούς σε μια περιοχή ενδέχεται να περιλαμβάνουν πολύ λίγους από αυτούς σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα για να συλλάβουν ολόκληρο το μοτίβο της σκάλας, καθιστώντας «δύσκολο να γνωρίζουμε αν τα λίγα γεγονότα σε έναν κατάλογο συνέβησαν σε μία  σεισμική συστάδα ή εκτείνονταν τόσο σε συστάδες όσο και σε ήρεμα διαστήματα », σημείωσε ο Τσεν και οι συνάδελφοί του. «Για τον ίδιο λόγο, πρέπει να είμαστε προσεκτικοί όταν εκτιμάμε ότι ένα συμβάν καθυστερεί μόνο και μόνο επειδή ο χρόνος που μετρήθηκε από το προηγούμενο συμβάν έχει περάσει κάποιος μέσος χρόνος υποτροπής βάσει ενός ελλιπούς καταλόγου», πρόσθεσαν. Το Devil's Staircase, που μερικές φορές ονομάζεται λειτουργία Cantor, είναι ένα fractal που επιδεικνύεται από μη γραμμικά δυναμικά συστήματα, στα οποία μια αλλαγή σε οποιοδήποτε μέρος θα μπορούσε να επηρεάσει τη συμπεριφορά ολόκληρου του συστήματος. Στη φύση, το πρότυπο μπορεί να βρεθεί σε ακολουθίες καθίζησης, αλλαγές στους ρυθμούς ανύψωσης και διάβρωσης και αντιστροφές στο μαγνητικό πεδίο της Γης, μεταξύ άλλων παραδειγμάτων. Ο Τσεν Ph.D. ο σύμβουλος Mian Liu είχε μια ασυνήθιστη εισαγωγή στη Σκάλα του διαβόλου. «Έπεσα σε αυτό το θέμα πριν από λίγα χρόνια, όταν διάβασα τη μελέτη δύο ερευνητών της UCLA σχετικά με το χρονικό μοτίβο ενός διαβόητου δολοφόνου, του Αντρέι Τσικατίλο, ο οποίος σκότωσε τουλάχιστον 52 άτομα από το 1979 έως το 1990 στην πρώην Σοβιετική Ένωση», εξήγησε. «Το χρονοδιάγραμμα των δολοφονιών του είναι μια σκάλα του Διαβόλου. Οι ερευνητές προσπαθούσαν να καταλάβουν πώς λειτούργησε το μυαλό του εγκληματία, πώς οι νευρώνες διεγείρουν ο ένας τον άλλον στον εγκέφαλο. Με ενδιέφερε επειδή συνειδητοποίησα ότι οι σεισμοί λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο, ότι είναι μία ρήξη ρήγματος που θα μπορούσε να διεγείρει τη δραστηριότητα σε άλλα ρήγματα με τη μεταφορά του στρες. Εννοιολογικά, γνωρίζουμε επίσης ότι πολλοί μεγάλοι σεισμοί, που περιλαμβάνουν ρήξη πολλαπλών και μεταβλητών τμημάτων ρήγματος, παραβιάζουν τη βασική υπόθεση του μοντέλου περιοδικών σεισμών, το οποίο βασίζεται σε επαναλαμβανόμενη συσσώρευση και απελευθέρωση ενέργειας σε ένα δεδομένο επίπεδο ρήγματος».Ο Λιου πρόσθεσε. Οι παράγοντες που ελέγχουν τα ομαδοποιημένα γεγονότα είναι περίπλοκοι και μπορεί να περιλαμβάνουν το στρες που διεγείρει έναν σεισμό, τις αλλαγές στις ιδιότητες τριβής και τη μεταφορά στρες μεταξύ ρηγμάτων ή τμημάτων ρηγμάτων κατά τη διάρκεια μιας ρήξης, μεταξύ άλλων παραγόντων, δήλωσε ο Gang Luo του Πανεπιστημίου Wuhan. Σημείωσε ότι τα διαστήματα φαίνεται να σχετίζονται αντιστρόφως με το ρυθμό τεκτονικής καταπόνησης για μια περιοχή. 

Γεωδίφης

Πηγή: Gang Luo, Mian Liu, Yuxuan Chen. Complex Temporal Patterns of Large Earthquakes: Devil’s Staircases. Bulletin of the Seismological Society of America, 2020;