Hvordan begynner jordskjelv? Det er et eldgamelt spørsmål - og selv om forskere har utelukket de hevngjerrige gudene som har skylden i løpet av de siste årtusenene, er de enige om at skjelvinger mer er et spørsmål om å male platetektonikk enn Poseidons vrede, forblir mange fasetter av dette seismiske puslespillet skumle.
Et pågående mysterium er fenomenet med forhånd, små, til tider umerkelige skjelvinger som kan gå foran større skjelv i det samme området med flere dager eller uker. Studier har funnet at mellom 10 og 50% av store jordskjelv følger disse minishockene. Dette har ført til at mange forskere lurer på om forhåndsstøtter er en geofysisk felle eller et standardtrekk ved store skjelv som moderne instrumenter bare ikke er sensitive nok til å oppdage med sikkerhet.
En studie publisert 30. juli i tidsskriftet Geophysical Research Letters tilbyr overbevisende nye bevis for den andre hypotesen. Ved å bruke den mest omfattende katalogen over jordskjelvaktivitet i Sør-California noensinne samlet, fant et team av forskere at omtrent 72% av store skjelv (med en styrke på 4,0 eller større) i regionen mellom 2008 og 2017 fulgte tydelige forhåndshokker som rammet opptil en måned før begivenhet.
"Vi håper at disse observasjonene vil bidra til å informere forbedrede fysiske modeller for hvordan jordskjelv kommer i gang," fortalte hovedforfatterens forfatter Daniel Trugman, en seismolog ved Los Alamos National Laboratory i New Mexico, til Live Science. "Med denne forbedrede fysiske forståelsen vil vi etter hvert også kunne forbedre prognoser for jordskjelv."
Trugman og hans kolleger begynte jakten på heshocks ved å sette sammen en katalog med rundt 284 000 jordskjelv oppdaget av forskjellige overvåkningsstasjoner rundt i Sør-California mellom 2008 og 2017. Ved hjelp av en teknikk kalt quake template matching (QTM), trente forskerne en datamaskin til å gjenkjenne den distinkte bølgeform disse skjelvene opprettet, og deretter skuret postene for antydninger til mindre skjelv som viser de samme vibrasjonsmønstrene, hint som lå skjult i den konstante, buldrende bakgrunnsstøyen fra Jorden.
Teamet oppdaget mer enn 1 million jordskjelv, mange av dem med en styrke på 0,0 eller mindre (seismologer måler jordskjelvstyrke i en logaritmisk skala, så et jordskjelv med en styrke på 0,04 ville være omtrent 10 000 ganger svakere enn et skjelv med en styrke på 4,0). Totalt utvidet forskerne katalogen til å omfatte 1,81 millioner jordskjelv, eller i gjennomsnitt et skjelv hvert tredje sekund de siste ti årene, sa Trugman.
Fra denne utvidede listen plukket forskerne 46 skjelv med en styrke på 4,0 eller høyere for å studere for forhåndsaktivitet. Men først måtte teamet beregne gjennomsnittlig antall jordskjelv nær hver feillinje i Sør-California.
"Hvis du velger et punkt i jordskorpen, spesielt i nærheten av en aktiv feilsone, vil det være en bakgrunnsfrekvens for seismisitet," sa Trugman. "For å vise at det er forhåndsstøt, må du demonstrere at det er flere jordskjelv enn du forventer å føre opp til den større begivenheten."
Bevæpnet med disse seismiske gjennomsnittene, viste forskerne en statistisk signifikant økning i foreshock-aktivitet rett før 33 av de 46 store skjelvene. Forshocks-aktivitet økte hvor som helst fra tre til 35 dager før et mainshock-treff, med den gjennomsnittlige økningen i rumling som skjedde omtrent 16 dager før den store begivenheten.
"Resultatene tyder på at forhåndsforekomst i naturen er mer utbredt enn tidligere antatt," konkluderte forskerne i studien.
Og hva med de 28% av skjelvene som manglet en bølge i forhåndsaktivitet? Trugman sa at det er sannsynlig at mange av disse skjelvene også så forhåndsstokker, men forskerne klarte bare ikke å definere dem med "99% sikkerhet."
"Det er flere tilfeller der det er en økning i seismisk aktivitet, men vi er ikke sikre på at det er statistisk signifikant," sa Trugman. Etter hvert som seismikkovervåkningsutstyret forbedres, bør også deteksjon av forhåndsstøping, sa han.
Likevel, la Trugman til, at noen av de store skjelvene helt klart savnet en slik pigg i forhånd før den tunge rumlingen begynte. Og på baksiden, var et stort flertall av de små skjelvene han og teamet oppdaget overhodet ikke foran store jordskjelv, noe som betyr at det å se en økning i seismisk aktivitet langs en gitt feillinje ikke er en pålitelig prediktor for et større jordskjelv til komme.
"Det vi viser i denne artikkelen, er at de fleste, om ikke alle mainshocks, er forutrettet av forhøyet seismisk aktivitet som ikke kan forklares som enkel bakgrunnseismisitet," sa Trugman. "Men det er en helt annen uttalelse enn å si at 'de fleste upticks i seismisitet er forhåndsstøtter som signaliserer at et mainshock er forestående'."
Alt dette viser at prosessene som initierer jordskjelv er "ganske varierende," sa Trugman, og minner oss om at seismologer fremdeles er et godt stykke fra å kunne forutsi jordskjelv med sikkerhet. Kanskje vi ikke tross alt skal slippe Poseidon av kroken.
