Hur börjar jordbävningar? Det är en gammal fråga - och medan forskare har uteslutit de hämndfulla gudarna som har skyltats under de senaste årtusendenna, samtycker till att skakningar är mer en fråga om slipning av plattaktonik än av Poseidons vrede, förblir många fasetter av detta seismiska pussel dumt.
Ett pågående mysterium är fenomenet med förshockar, små, ibland omöjliga skakningar som kan föregå större skalv i samma område med flera dagar eller veckor. Studier har funnit att mellan 10% och 50% av de stora jordbävningarna följer dessa minishocks. Detta har fått många forskare att undra om förskockor är en geofysisk fluke eller en standardfunktion för stora skalv som moderna instrument bara inte är känsliga nog för att upptäcka med säkerhet.
En studie publicerad 30 juli i tidskriften Geophysical Research Letters erbjuder övertygande bevis för den andra hypotesen. Med hjälp av den mest omfattande katalogen över jordbävningsaktiviteter i södra Kalifornien som någonsin har samlats, fann ett forskargrupp att ungefär 72% av de stora jordbävningarna (i storlek 4,0 eller högre) i regionen mellan 2008 och 2017 följde distinkta förhockningar som slog upp till en månad före händelse.
"Vi hoppas att dessa observationer kommer att hjälpa till att informera förbättrade fysiska modeller för hur jordbävningar kommer igång," berättade författarstudien Daniel Trugman, en seismolog vid Los Alamos National Laboratory i New Mexico, till Live Science. "Med denna förbättrade fysiska förståelse kommer vi så småningom att kunna förbättra jordbävningsprognoser också."
Trugman och hans kollegor började sin jakt på förshockar genom att sammanställa en katalog med cirka 284 000 jordbävningar upptäckta av olika övervakningsstationer runt södra Kalifornien mellan 2008 och 2017. Med hjälp av en teknik som kallas quake template matching (QTM) utbildade forskarna en dator för att känna igen det distinkta vågform dessa jordbävningar skapade, sedan skurade rekord för antydningar av mindre jordbävningar som visar samma vibrationsmönster, antydningar som låg gömda i jordens konstant, buldrande bakgrundsbrus.
Teamet dök upp mer än 1 miljon jordbävningar, många av dem med en storlek på 0,0 eller mindre (seismologer mäter jordbävningens storlek på en logaritmisk skala, så en jordbävning med 0,05 skulle vara cirka 10 000 gånger svagare än en jordbävning på 4,0). Totalt utvidgade forskarna sin katalog till att omfatta 1,81 miljoner jordbävningar, eller i genomsnitt en jordbävning var tredje sekund under de senaste tio åren, sade Trugman.
Från denna utvidgade lista plockade forskarna upp 46 jordbävningar med en styrka på 4,0 eller högre för att studera för aktivitet i förväg. Men först måste teamet beräkna det genomsnittliga antalet jordbävningar nära varje fellinje i södra Kalifornien.
"Om du väljer någon punkt i jordskorpan, speciellt nära en aktiv felzon, kommer det att finnas en bakgrundsfrekvens av seismicitet," sade Trugman. "För att visa att det finns förskockor måste du visa att det finns fler jordbävningar än du skulle förvänta dig att leda till den större händelsen."
Beväpnade med dessa seismiska genomsnitt visade forskarna en statistiskt signifikant ökning av aktiviteten i förskocken strax före 33 av de 46 stora jordbävningarna. Förskockningsaktiviteter spikade var som helst från tre till 35 dagar före en mainshock-träff, med den genomsnittliga ökningen i buldring som inträffade ungefär 16 dagar före den stora händelsen.
"Resultaten tyder på att förskockning i naturen är vanligare än tidigare trott," avslutade forskarna i sin studie.
Och hur är det med 28% av jordbävningarna som saknade en kraftig ökning av förskockaktivitet? Trugman sa att det är troligt att många av dessa jordbävningar såg förhockningar också men forskarna kunde bara inte definiera dem med "99% säkerhet."
"Det finns ett antal fall där seismisk aktivitet ökar, men vi är inte säkra på att det är statistiskt signifikant," sade Trugman. Eftersom seismisk övervakningsutrustning förbättras, så borde också detektering av förhockning, sade han.
Fortfarande, tillägger Trugman, missade några av de stora skalken tydligt en sådan spik i förshock innan den tunga buldringen började. Och på baksidan, en överväldigande majoritet av de små jordbävningar som han och hans team upptäckte föregick inte stora jordbävningar alls, vilket innebär att helt enkelt se en ökning av seismisk aktivitet längs en given fellinje inte är en pålitlig prediktor för en större jordbävning till komma.
"Det vi visar i det här dokumentet är att de flesta om inte alla mainshocks föregås av förhöjd seismisk aktivitet som inte kan förklaras som enkel bakgrundseismicitet," sade Trugman. "Men det är ett helt annat uttalande än att säga att 'de flesta upptag i seismicitet är förskockor som signalerar att en mainshock är nära förestående."
Allt detta visar att processerna som inleder jordbävningar är "ganska varierande", sade Trugman, och påminde oss om att seismologer fortfarande är ett bra sätt bort från att kunna förutse jordbävningar med någon säkerhet. Kanske borde vi inte släppa Poseidon från kroken ändå.
