باركفيلد وسان أندرياس والبحث عن “كرة بلورية” للتنبؤ بالزلازل قبل حدوثها
بتوقيت بيروت — باركفيلد وسان أندرياس والبحث عن “كرة بلورية” للتنبؤ بالزلازل قبل حدوثها
إن التنبؤ بالزلازل قبل حدوثها أمر مستحيل حاليًا، لكن العلماء يقتربون أكثر فأكثر من خلال طرق جديدة ومبتكرة لمراقبة الحركات في القشرة الأرضية. في هذا المقتطف من “عندما تزلزل العوالم: السعي لفهم باطن الأرض وما بعدها” (مطبعة جامعة برينستون، 2026)، المؤلف هرفوي تكاليتش، رئيس قسم الجيوفيزياء في الجامعة الوطنية الأسترالية، يتعمق في الأسباب التي تجعل التنبؤ بالزلازل أمرًا صعبًا للغاية، بالنظر إلى “تجربة باركفيلد”، حيث انتظر العلماء ما يقرب من 20 عامًا حتى يضرب زلزال على صدع سان أندرياس.
يمكن تقديم إجابة تقريبية لهذه التعليقات من خلال السؤال المستهدف التالي: “ما زلنا غير قادرين على التغلب على الأمراض الخبيثة، ولكن هل يجب أن نتوقف عن البحث بسبب ذلك؟”
لقد اعتدنا على الحديث عن أسباب الزلازل بعد كل حدث، وخاصة في الأماكن التي يوجد بها العالم الزلازل يحدث. هناك مناقشات حول تكرارها، وفي كثير من الأحيان، هناك من يزعمون أنهم يستطيعون التعرف على الزلزال القادم في شيء آخر. سواء كان ذلك اكتمال القمر، أو اقتران كوكبي، أو هطول أمطار غزيرة، أو آلام العظام، أو الإفراط في استغلال موارد الكوكب، أو الجشع، يميل الناس إلى الاعتقاد بأن الزلازل لها تفسيرات أبسط من تفسيرات القوى الفيزيائية في باطن الأرض، وبالطبع، يمكن التنبؤ بها.
دعونا نسافر إلى كاليفورنيا في السبعينيات والثمانينيات من القرن العشرين، إلى بلدة صغيرة خلابة يبلغ عدد سكانها 18 نسمة فقط – باركفيلد – تقع بين سان فرانسيسكو ولوس أنجلوس، بالقرب من الجزء المركزي من الولايات المتحدة. خطأ سان أندرياس. ربما تتساءل لماذا. حسنًا، هذه المدينة الصغيرة معروفة في عالم الزلازل بتاريخها الجيولوجي المضطرب. وهي، في المتوسط، تحدث زلازل كبيرة في باركفيلد كل 22 عامًا منذ منتصف القرن الثامن عشر.
ولكن كان من المثير للدهشة أن مخططات الزلازل المسجلة لزلازل الأعوام 1922 و1934 و1966 كانت متطابقة تقريبًا، حيث كان خط الزلازل متذبذبًا إلى الآخر. بالإضافة إلى ذلك، كانت لزلازل عامي 1934 و1966 هزات استباقية – قبل حوالي 17 دقيقة من الصدمة الرئيسية – والتي بدت مخططاتها الزلزالية متشابهة جدًا أيضًا.
أنت تتساءل كيف يكون هذا الشيء ممكنًا. لا يكون هذا التشابه بين مخططات الزلازل ممكنًا إلا إذا تم تنشيط سطح الصدع نفسه وتسجيله دائمًا باستخدام نفس الجهاز عند موجات طويلة بما فيه الكفاية. وبطبيعة الحال، كلما كانت الموجات أقصر، كلما كانت الاختلافات أكبر. بمعنى آخر، لديك مصدر – زلزال وجهاز استقبال – ومقياس زلازل في مواقع ثابتة، وتنتشر الموجات بينهما من خلال نفس المادة. لذلك، لديك مختبر طبيعي مثالي وتجربة تم إعدادها فيه. عليك فقط الانتظار لفترة كافية.
ولذلك، كان لدى العلماء خرائط جيدة في متناول اليد للتحقيق في آليات الزلازل التي تتكرر من وقت لآخر على صدع نشط يتم مراقبته جيدًا. منذ منتصف الثمانينيات، قاموا بتركيب ترسانة كاملة من الأدوات بالقرب من باركفيلد وعلى طول الصدع: أجهزة قياس الزلازل القوية، ثم أجهزة قياس الضغط، التي تقيس تشوه الصخور على عمق 650 قدمًا (~ 200 متر) على طول الصدع، وأجهزة قياس المغناطيسية لقياس شدة الصدع. المجال المغنطيسي، ومقاييس الزحف، التي تقيس الإزاحات على السطح على طول الصدع، وغيرها من “الأسلحة” العلمية. وتوقعوا بنسبة ثقة تتراوح بين 90 إلى 95% أن الزلزال القادم سيحدث بين عامي 1985 و1993. وكانت بعض الأسئلة الرئيسية هي:
1. كيف يتم توزيع الضغط مكانيًا وزمانيًا على الصدع بسبب عمل القوى التكتونية قبل وبعد الزلزال؟
2. هل تتكرر الزلازل على فترات زمنية متوسطة، أم أن كل زلزال فريد من نوعه، قصة في حد ذاته؟
3. كيف تؤثر بنية الصدوع والصخور المحيطة بها على نواة الزلازل الصغيرة وإمكانية حدوث الزلازل الأكبر وتوزيعها زمانيا ومكانيا؟
وتساءلوا عما يمكن أن يخبرنا به التشوه الذي نقيسه على السطح عن توزيع الضغط على الصدع، وكانوا يأملون في الحصول على نتيجة إيجابية – تأكيد التنبؤات بحدوث الزلازل بين عامي 1985 و1993. لقد انتظروا وانتظروا. في تلك السنوات، عملت مرة واحدة في الأسبوع مع زملائي في مكتب هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية بكاليفورنيا في مينلو بارك، في الجزء الشمالي الغربي من وادي السيليكون، حيث تمكنت من مراقبة بعض العلماء المشاركين في التجربة.
في نهاية المطاف، حدث زلزال بقوة 6.0 درجات في باركفيلد، ولكن ليس حتى عام 2004. لقد استقبلنا الزلزال الأكثر مشاهدة ودراسة في تاريخ البشرية بعلامة استفهام ضخمة فوق رؤوسنا؛ حدث ذلك بعد 11 عامًا من الوقت المتوقع. وخيم. ولهذا السبب تركت “تجربة باركفيلد” طعمًا مريرًا لخيبة الأمل في الفم. ولكن، كما يقولون، فقط أولئك الذين يجرؤون على الفشل ينجحون في النهاية. استمر البحث.
لماذا يعتبر التنبؤ بالزلازل أمرًا صعبًا للغاية؟ يختلف كل خطأ عن الآخر، فبعضها نعرفه، ولكن الكثير منها لا نعرفه، وكتالوجات الزلازل لا ترجع إلى زمن بعيد بما فيه الكفاية، وفي نهاية المطاف، فإن الهندسة المعمارية تحت الأرض غير مرئية تمامًا بالنسبة لنا.
ولا نعلم مدى عمق الصدع الذي يصل إليه، هل هو سطح مستو أو منحني، وهل سطحه أملس أم خشن، وما إذا كان يلامس الصدوع الأخرى وأين يلامسها، أو التركيب الكيميائي للصخور على أحد جانبي الصدع وعلى الجانب الآخر، أو خواصها الفيزيائية، مثل القوة والمسامية. لا نعرف على وجه التحديد كيف يمكن للتشوه الذي نلاحظه على سطح الأرض أن يكون مرتبطًا بالتشوه والضغط في عمق الصدع. كما أننا لا نعرف العديد من العوامل الأخرى. من الممكن إجراء توقعات، ولكن بطبيعتها، يجب أن تكون احتمالية ويتم التعامل معها بحذر. إذًا، كيف نمضي قدمًا؟
ليس كل شيء سلبيًا جدًا. الخبر السار الأول هو أن خرائط المخاطر الزلزالية موجودة في معظم البلدان. إنها مصنوعة بشكل جيد، ولكن بالطبع، يجب تحديثها باستمرار. والنبأ الطيب الآخر هو أنه استناداً إلى المعرفة الأساسية بالفيزياء وانتشار الموجات الزلزالية عبر باطن الأرض وعبر سطحها، نستطيع أن نتنبأ بالكيفية التي قد تتصرف بها الأرض وبعض المباني أثناء وقوع الزلزال، وهذا يشكل بالفعل فائدة كبيرة.
وهذا ممكن بسبب العلوم الأساسية والأبحاث الزلزالية حول طبيعة باطن الأرض، بطريقة مماثلة يمكن لأخصائيي الأشعة إلقاء الضوء عليها من داخل جسم الإنسان. ومن عجيب المفارقات أن الزلازل تساعدنا لأنها بمثابة مصدر للموجات التي تنير باطن الأرض. من الممكن التنبؤ بسلوك البنية التحتية أثناء الزلازل بسبب تطور الهندسة والبناء وعلوم الكمبيوتر والأساليب العددية. وفي كلتا الحالتين، فإن خرائط المخاطر هذه تكون بمثابة مدخلات للمهندسين والبنائين وشركات التأمين.
في النهاية، الأمر الأكثر إيجابية هو أن الدراسات الحديثة التي تتضمن النماذج المختبرية والذكاء الاصطناعي يتم إجراؤها في جميع أنحاء العالم، وتهدف إلى أننا سنكون قادرين في يوم من الأيام على التنبؤ بالزلازل. ومن المؤكد أن هذا لا يخلو من الاستثمار الكبير في العلوم والتكنولوجيا، التي سوف تحتاج إلى مواصلة التطور. قد يقودنا هذا إلى النقطة التي سنضطر فيها إلى وضع آلاف أو ملايين من أجهزة الاستشعار الدقيقة على كل خطأ في باطن الأرض ومن ثم مراقبة الضغط في الوقت الفعلي.
بطريقة ما، سيكون لدينا “كرة بلورية” – نظرة ثاقبة لديناميكيات الأخطاء وسلوكها المستقبلي. في الواقع، نحن نقوم بذلك بالفعل اليوم، لكننا لم نقم بخدش سطح الأرض إلا بمساعدة الأقمار الصناعية. إن InSAR وLIDAR وGPS ليست سوى بعض الشبكات والأساليب التي تمنحنا نظرة ثاقبة حول الأماكن التي تتعرض فيها قشرة الأرض لأكبر قدر من الضغط بسبب التشوهات السطحية.
لا تزال آلية تراكم الضغط أو التوتر على خطأ قيد التحقيق. من المرجح أن الصخور الساخنة للقشرة القارية للأرض تحت عمق حوالي 9.3 ميل (15 كيلومترًا) تكون قابلة للسحب، وهذه الكتلة الصخرية “تتدفق” بسرعة أعلى من السطح، ولكن دون حدوث زلازل، وبالتالي ينحني الجزء العلوي من القشرة ويزداد الضغط على طول سطح الصدع. ومع ذلك، فإن كيفية توزيع هذا الضغط في الفضاء ليست معروفة بعد.
علاوة على ذلك، فإن التجارب المعملية عند ضغوط ودرجات حرارة عالية تعطينا فكرة عن مدى صلابة الصخور وكيفية ارتباط الإجهاد والإجهاد. يتم فحص التركيب الكيميائي والفيزيائي للتربة عن طريق الحفر حول الصدع. ويتم استكشاف جذوع الأشجار القديمة، وإجراء الحفريات للكشف عن الزلازل التاريخية على العينات الصخرية.
يتم الاستثمار في دراسة المناطق الداخلية العميقة للأرض وآلية الزلازل باستخدام الموجات الزلزالية وطرق التصوير المقطعي. ويتم الاستثمار أيضًا في الجيوفيزياء الرياضية، وكذلك في التعلم الآلي والتقنيات المحسنة لمعالجة كميات هائلة من البيانات الرقمية. يتم الاستثمار أيضًا في أنظمة الإنذار بناءً على اكتشاف موجات P. وحتى بضع ثوان من التحذير قبل وصول موجات S يمكن أن يكون حاسما لإنقاذ الناس والبنية التحتية. وبالمثل، يتم الاستثمار في البناء الحديث المقاوم للزلازل.
لكن الخلاصة هي أنه ما لم نكن نريد الانتقال إلى أجزاء مستقرة من القارات، في مكان ما في سيبيريا، إلى أقصى شمال كندا، أو الأجزاء المتجمدة بشكل دائم، أو المناطق النائية في المناطق النائية الأسترالية التي نادرا ما تضربها الزلازل، فنحن بحاجة إلى أن نتعلم كيف نتعايش مع الزلازل.
مقتبس من عندما تزلزل العوالم: السعي لفهم باطن الأرض وما بعدها. حقوق الطبع والنشر © 2026 بواسطة هرفوي تكالتشيتش. أعيد طبعها بإذن من مطبعة جامعة برينستون.
تنويه من موقع “بتوقيت بيروت”:
تم جلب هذا المحتوى بشكل آلي من المصدر: www.livescience.com بتاريخ: 2026-01-13 18:22:00. الآراء والمعلومات الواردة في هذا المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي موقع “بتوقيت بيروت”، والمسؤولية الكاملة تقع على عاتق المصدر الأصلي.
ملاحظة: قد يتم استخدام الترجمة الآلية في بعض الأحيان لتوفير هذا المحتوى.
