TAMPERE
Maanjäristykset ovat
yksi merkittävimmistä luonnon aiheuttamista tuhoista joita koetaan maapallolla säännöllisesti vuosittain. Järistyksiä on paljon ja valtaosa niistä on niin heikkoja, että niiden havaitseminen voi olla vaikeaa.
Joka vuosi kuitenkin sattuu maanjäristyksiä, jotka tuhoavat rakennuksia ja surmaavat ihmisiä. Geologit ovatkin jo vuosikymmeniä pyrkineet kehittämään menetelmiä, joiden avulla voitaisiin ennakoida lähestyvä järistys ja mahdollisesti jopa evakuoida tulevalta tuhoalueelta sen asukkaat.
Kaikkein vanhin menetelmä ennakoida tulevaa järistystä perustuu hyvin tarkkoihin kallioperän paikkamittauksiin. Mittaukset perustuvat havaintoon, jonka mukaan järistykset aiheutuvat silloin, kun kaksi mannerlaatan osaa, jotka tavallisesti liukuvat toistensa suhteen, lukkiutuvatkin paikoilleen. Kokemus kertoo, että mitä pitempään lukkiutuminen jatkuu, sen voimakkaampi järistys on tulossa.
Menetelmää sovelletaan eri muodoissaan hyvin monissa maissa ja maanjäristysvyöhykkeen suurkaupungeissa. Ongelma on vain siinä, että mannerlaattojen lukkiutumisen perusteella osataan ennakoida järistyksen tulevan, mutta sen ajankohdasta ja voimakkuudesta menetelmä ei anna mitään tietoja.
Laattojen liikkeiden seurantaa voidaan täydentää mittaamalla esimerkiksi porakaivojen veden radon- ja muiden kaasujen pitoisuuksia. Ajatuksena tässä on, että syvältä kallioperästä tulevaan veteen liukenee kalliosta erilaisia kaasuja riippuen kallioperän jännitystilasta. Menetelmä on vain aivan yhtä epätarkka kuin laattojen liiketilanmittauskin.
Tietokoneverkko ennustaa järistyksen
Ennustetarkkuus laattojen liiketilanseurannassa on hyvin huono. Parhaimmillaankin päästää vuosien tai kuukausien tarkkuuteen ja se ei ole riittävä arkielämän kannalta. Taiwanilaiset tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, joka varottaa tulevasta maanjäristyksestä noin 14-40 sekuntia ennen kuin järistysaalto iskee. Varoitusaika saattaa tuntua lyhyeltä, mutta suunnitelmalliseen varautumiseen se voi olla riittävän pitkä aika ja ihmishenkiä voidaan jopa pelastaa.
Taiwanille on rakennettu yksi maailman tiheimmistä seismisten mittalaitteiden verkostoista. Sikäläiset tutkijat ovat kehitelleet menetelmän, jonka avulla saadaan hälytys joitakin kymmeniä sekunteja ennen varsinaisen järistyksen tuloa. Menetelmä perustuu siihen, että järistysaallot etenevät kallioperässä 4-6 kilometriä sekunnissa. Voimakkain järistysalue ulottuu noin 160 kilometrin etäisyyteen episentristä, järistyksen tapahtumapaikalta. Tämän 160 kilometrin matkan kulkemiseen järistysaallolta kuluu aikaa noin 40 sekuntia, joka periaatteessa olisi käytettävissä järistykseen varautumiseen.
Järistykseen varautuminen on kyllä mahdollista, jos käytettävissä olisi riittävän kattava seismisten mittalaitteiden verkosto, ja siihen kytkettynä nopeiden tietokoneiden verkosto, joka analysoi havaitut järistykset. Taiwanilaiset tutkijat So Teng ja Yih-Min Wu käyttivät vain osaa Taiwanin verkostosta analysoidakseen menneistä järistyksistä koottuja tietoja ja onnistuivat pudottamaan analyysiin tarvittavan ajan jopa 14 sekuntiin.
Tutkittuaan 54 järistystä joulukuusta 2000 kesäkuuhun 2001 he ovat saaneet menetelmän käyttökelpoiseen muotoon. Jos esimerkiksi vuoden 1999 Taipeissa 2 000 ihmistä surmanneen järistyksen aikana järjestelmä olisi ollut käytössä, tutkijat olisivat pystyneet antamaan varoituksen 20 sekuntia ennen järistyksen alkamista.
Menetelmä saattaa tuntua ihanteelliselta, mutta omat heikkoutensa silläkin on. Pahin heikkous on se, että järjestelmä ei pysty antamaan varoitusta episentrin välittömässä läheisyydessä olevalle alueelle. Sokea piste on säteeltään noin 50 kilometriä ja se johtuu suurelta osaltaan tietokoneiden tarvitsemasta laskenta-ajasta. Hälytykseen johtava tulos kyllä saadaan laskettua, mutta tulos valmistuu liian myöhään, järistyksen jo ravistellessa aluetta. Sokean pisteen pienentäminen onkin tulevaisuuden yksi merkittävimmistä tavoitteista.
Kallioperä kertoo itse milloin se murtuu
Kreikkalaiset tutkijat ovat kehitelleet jo useita vuosia menetelmää, jossa kallioperän murtuessa syntyvä sähkömagneettinen signaali voitaisiin havaita ja valjastaa varoituskäyttöön tulevasta järistyksestä.
Ateenan yliopiston tutkijat Panayiotis Varotsos, Kessar Alexopoulos ja Konstantine Nomicos ovat ehdottaneet, että kallioperän sähköiset ja magneettiset kentät muuttuvat sitä voimakkaammin mitä lähempänä tuleva järistys olisi. Mittauksia on yritetty tehdä monenlaisina sovelluksina, mutta mitään selkeää lopputulosta asiaan ei ole tähän mennessä saatu.
Japanilaisen tutkijan Seiya Uyedan johtama tutkijaryhmä on havainnut mittauksissaan maan magneettikentän ja sähkökentän muutoksia Japanille kuuluvalla Izun saarella tehdyissä kokeissa. Ensimmäiset muutokset havaittiin maaliskuussa 2000 ja pari kuukautta myöhemmin, kesäkuun 26. päivänä alueelle ilmaantui maanjäristys. Tutkijaryhmä käytti puhelinjohtimia mittausantennina ja havaitsi erittäin matalataajuisia sähkömagneettisia värähtelyjä. Jakson pituus oli jopa kymmenen sekuntia.
Japanilaiset tutkijat havaitsivat sähkömagneettisten häiriösignaalien voimakkuuden kasvavan kahden kuukauden ajan ja huippu saavutettiin juuri ennen kuin 6,4 magnitudin suuruinen järistys tapahtui. Järistyksen jälkeen häiriösignaali palasi normaalille tasolleen.
Sama tutkijaryhmä havaitsi myös pienen alueellisen muutoksen maapallon magneettikentässä. Muutos oli hyvin pieni, vain miljoonasosa kokonaiskentästä. Se olisi helposti peittynyt sateiden ja ihmisen toiminnan aikaansaaman häiriöiden alle, mutta se onnistuttiin kuitenkin havaitsemaan.
Tutkijoilla ei kuitenkaan ole mitään selkeää käsitystä siitä, miksi sähkömagneettinen signaali kulkeutuu maanpinnalle. Kivessä signaali ei juurikaan etene, joten syytä täytyy etsiä siirroslinjan rikkonaisesta kallioperästä. Kallion halkeamat ovat täyttyneet vedellä, joka mahdollisesti toimii johtimena ja antennina jolloin signaali pääsi maanpinnalle asti.
Vaikka kreikkalaiset tutkijat ovat tehneet havaintojaan magneetti- ja sähkökenttien muutoksista jo 20 vuoden ajan ja japanilaisten tutkimus on vahva näyttö menetelmän toimivuudesta, sille riittää silti epäilijöitä. Tulevaisuus kuitenkin näyttää josko menetelmästä olisi maanjäristysten ennustamiseen keskipitkällä aikavälillä.
NASAn Ames-tutkimuskeskuksen tutkijat Fredmann Freund ja Dmitri Ouzounov ovat onnistuneet kehittämään menetelmän, joka kertoo tulevasta maanjäristyksestä jo muutamaa viikkoa aikaisemmin.
Tutkijat käsittelivät tietoja, joiden mukaan maanjäristys aiheuttaa radiohäiriöitä, jotka johtuvat muutoksista ionosfäärissä. Ionosfääri alkaa noin 90 kilometriä maanpinnan yläpuolelta ja jatkuu useiden satojen kilometrien korkeuteen. Kuitenkaan selkeätä syytä radiohäiriöiden ilmaantumiseen tutkijat eivät ensi alkuun voineet havaita.
Freund kuitenkin aikansa pohdittuaan asiaa keksi mahdollisen selityksen. Maanjäristysten episentri on yleensä useiden kilometrien syvyydessä kalliossa. Kreikkalaisten tutkijoiden esittämä ajatus sähkömagneettisen signaalin siirtymisestä kiinteän kallion alueelta useiden kilometrien tai jopa kymmenien kilometrien syvyydestä ei tuntunut mahdolliselta. Kalliota jännitettäessä ja taivutettaessa siihen syntyy kuitenkin varausjakauma (pietsoilmiö) joka voi edetä jopa 100-300 metriä sekunnissa kohti maanpintaa.
Infrapunavaloa
jo päiviä etukäteen
Maanpinnalla positiivinen varaus voi ionisoida ilmakehän kaasumolekyylit jopa niin voimakkaasti, että syntyy valoilmiö. Tällaisista valoilmiöistä on kerrottu maajäristysten yhteydessä eri puolilla maapalloa.
Tutkijoiden ajatuksen mukaan lisääntynyttä infrapunaista valoa voitaisiin havaita sääsatelliittien keräämässä aineistossa kahdesta viiteen päivään ennen järistystä. Todistaakseen ajatuksensa oikeaksi, tutkijat käyttivät MODIS-sääsatelliitin keräämiä tietoja Intian Gujaratissa tammikuun 26. päivänä 2001 tapahtuneesta järistyksestä. Sääsatelliitin kokoama data osoitti lämpötilan kohonneen 2-5 astetta muutamaa päivää ennen järistystä.
Teoriaa ei kuitenkaan vielä oltu osoitettu oikeaksi. vaan tutkijat joutuivat käsittelemään kaikkiaan 36 eri aallonpituudella MODIS-satelliitin keräämät tiedot. Tämä tutkimus jatkuu vielä, mutta alustavien tulosten mukaan teoria voidaan osoittaa oikeaksi ja on erittäin lupaava.
Näyttää siis siltä, että tutkijat ovat löytämässä maanjäristysten ennakointiin sopivia menetelmiä, joiden luotettavuus on paljon parempi aikaisempiin menetelmiin verrattuna. Koska ne saadaan laboratoriosta kentälle, riippuu paljolti tutkijoiden saamasta rahoituksesta. Toivottavasti se kuitenkin järjestyy ja maanjäristysennusteita kuullaan ja nähdään tiedotusvälineissä samalla tavalla kuin nykyisin sääennusteita.