Какой силы может достигать землетрясение?

22 мая 1960 года на юге Чили произошло разрушительное землетрясение. В течение 10 минут земля тряслась так сильно, что люди не могли удержаться на ногах. На дорогах образовались трещины, а здания обрушивались одно за другим. Один из очевидцев, переживших землетрясение и последовавшее за ним цунами, в тот день решил, что холодная война переросла в ядерный Армагеддон.

Землетрясение в Вальдивии, названное в честь ближайшего к его эпицентру города, имело магнитуду примерно 9,5 балла и стало самым сильным из когда-либо зарегистрированных за всю историю. Но могут ли землетрясения стать еще сильнее?

Сила земли

Геологи говорят, что ответ утвердительный. Тем не менее шансы на гораздо более сильное землетрясение невелики. Хотя подземные точки магнитудой более 9,5 баллов вполне могут произойти и в наше время, для одновременного разрушения огромного куска земной коры потребуется движение разлома как на чрезвычайной глубине, так и по необычайной длине. На Земле не так много мест, где возможна подобная катастрофа — по крайней мере, так утверждает Венди Бохон, геолог землетрясений. Она говорит, что землетрясение магнитудой 9,5, вероятно, является почти верхним пределом того, что может произвести планета, а магнитуда 10 крайне маловероятна.

Магнитуда – это мера количества энергии, высвобождаемой при землетрясении. Она немного отличается от того, насколько сильным ощущается землетрясение, на которое может влиять расстояние от эпицентра (до наблюдателя, то есть до человека) и состояние самой земли. По словам Бохона, одно и то же землетрясение будет ощущаться сильнее для того, кто стоит на рыхлой почве и песке, чем для того, кто стоит на твердой скале.

Магнитуда землетрясения зависит от общей площади разрыва. Она, в свою очередь, зависит от того, насколько глубоко разлом уходит в земную кору и какой длины по горизонтали сегмент, который разрывается. Существуют физические пределы того, насколько большая область может разрушиться в процессе. Самые глубокие разломы находятся в зонах субдукции, где одна тектоническая плита подталкивает другую. Если проникнуть в кору достаточно глубоко, то каменная порода превратится в горячий и липкий расплав; вместо того, чтобы ломаться, скальные массивы будут гнутся. Хотя землетрясения иногда могут происходить на глубине до 800 километров под поверхностью Земли, по данным Геологической службы США, большинство глубоких землетрясений не вызывают сильных сотрясений на поверхности; именно те, что находятся в верхних десятках километров земной коры, наиболее опасны для людей.

Самые опасные землетрясения

По словам Хайди Хьюстон, геолога по землетрясениям из Университета Южной Калифорнии, разломы, наиболее способные вызвать сильные разрушительные землетрясения, — это наклонные разломы в зонах субдукции. Они названы так потому, что располагаются под косым углом, а не вертикально, а потому имеют самые большие площади скал, которые могут застревать друг в друге, накапливая напряжение, а затем, наконец, разрушаясь.

«На самом деле размер падающей плоскости разлома является самым большим фактором, определяющим максимальный размер землетрясения, и плоскости разлома могут увеличиваться в настройках зоны субдукции», — отметила Хьюстон.

Но существуют также ограничения на длину сегмента неисправности, который может сломаться. По словам Бохон, даже разломы зоны субдукции не разрушаются сразу. Как правило, что-то мешает — возможно, подводная гора, изменение типа породы или геометрии породы, из-за чего один сегмент разлома более устойчив к нагрузкам, чем соседний.

Хьюстон добавила, что еще одним фактором, влияющим на магнитуду землетрясения, является то, насколько сильно сдвигается или смещается разлом. Как правило, меньшие участки обрушения проскальзывают меньше, чем более крупные. Таким образом, в то время как землетрясение магнитудой 5 может «соскользнуть» на несколько сантиметров — расстояние, которое вряд ли разрушит землю выше, — то землетрясение магнитудой 9 может съехать на 20 метров или более. Так, землетрясение в Чили в 1960 году фактически увеличило территорию страны из-за того, как растянулась сама земля!

Понимание величины

Шкала магнитуды землетрясения может непреднамеренно скрыть разницу между очень сильными толчками. Масштаб не линейный, а логарифмический: на каждую единицу увеличения движение грунта увеличивается в 10 раз, а высвобождаемая энергия увеличивается в 32 раза. Бохон любит использовать метафору ломания пачки спагетти. Если разорвать одну палочку спагетти эквивалентно землетрясению силой 5 баллов, вам придется разорвать 32 макаронины, чтобы высвободить энергию землетрясения силой 6 баллов — то есть всего на балл выше. По этой «шкале спагетти» величина 7 соответствует разрыву 1024 палочек, величина 8 соответствует 32 768 палочкам, а величина 9 соответствует невероятным 1 048 576 палочкам!

Есть, конечно, планетарные катастрофы, которые теоретически могут привести к гораздо более сильным землетрясениям: например, столкновение с астероидом. Некоторые ученые считают, что удар астероида в конце мелового периода, который уничтожил динозавров 66 миллионов лет назад, вызвал землетрясения с двузначными магнитудами, хотя точно определить его мощность в наши дни почти невозможно. В масштабах времени (а для нашей планеты это миллиарды лет) Земля, безусловно, могла бы стать свидетелем такой катастрофы. Но шансы на то, что в течение человеческой жизни произойдет что-то большее, чем 9 баллов по шкале Рихтера, очень малы. Согласно исследованиям 2022 года, крупнейшее древнее землетрясение, которое было оценено на основе геологических данных, также произошло в Чили примерно 3800 лет назад и, вероятно, также имело магнитуду около 9,5.

Реальная угроза

Площадь или мощность не всегда является самым важным фактором в том, насколько смертоносной будет катастрофа, — по крайней мере, не для людей. Небольшие землетрясения вызвали множество смертей просто потому, что они поразили населенные районы и районы со зданиями, склонными к обрушению. В то время как землетрясение магнитудой 9,5 в Чили унесло жизни около 2000 человек, считается, что землетрясение с оценочной магнитудой 8 унесло жизни около 830 000 человек в Шэньси, Китай, в 1556 году. А в 2010 году в результате землетрясения магнитудой 7,0 на Гаити погибло около 220 000 человек. Даже землетрясение в Нортридже в 1994 году, магнитудой всего 6,7, которое произошло из-за разлома, которого раньше никто даже не замечал, унесло жизни 57 человек, ранило тысячи и нанесло ущерб на миллиарды долларов, потому что затронуло Лос-Анджелес.

«Так много потенциальных разломов могут привести к разрушительным землетрясениям», — заявила Бохон.  — Но люди думают только о самых крупных катастрофах, когда опасаться на самом деле нужно множества локальных».