هل اقترب البشر من التنبؤ بتوقيت ومكان الزلازل؟ إليك ما توصل إليه العلماء في هذه القضية الشائكة

تقارير إعلامية عديدة منسوبة لعلماء بأنهم تنبأوا بزلزال تركيا قبل وقوعه، ولكن ما زالت الهيئات العلمية الكبرى حول العالم تنفي هذه الاحتمالية، فلماذا أخفق العلماء حتى الأن في التنبؤ بالزلازل والتحذير من وقوعها، مثلما يفعلون مع الأعاصير وحتى البراكين؟ وهل اقترب العلماء من التنبؤ بالزلازل؟

وأصبح العلماء في كثير من دول العالم تحت ضغط للوصول لطريقة للتنبؤ بموعد ومكان الزلازل.

الحكم بالسجن على علماء إيطاليين قللوا من احتمال وقوع زلزال!

وسبق أن حكم على ستة علماء إيطاليين ومسؤول حكومي بالسجن 6 سنوات بسبب تصريحات أدلوا بها قبل زلزال 2009، الذي أودى بحياة 309 في مدينة لاكويلا، لأنهم قللوا، وفقاً للمدعين العامين، من مخاطر حدوث زلزال كبير في لاكويلا بإيطاليا، بعد حدوث سلسلة من الهزات الأرضية التي هزت المدينة في أوائل عام 2009.

ولكن في 6 أبريل/نيسان 2009، ضرب زلزال بقوة 6.3 درجة المدينة، مما أسفر عن مقتل 309 أشخاص.

واعترف أحد العلماء في المحاكمة بأنه قال بالفعل خلال الاجتماع الذي حوكموا بسببه بإنه ليس هناك يقين بوقوع زلزال، وأن وقوع زلزال كبير "غير مرجح"، لكنه استدرك إنه لا يمكن استبعاد الاحتمال. غير أنه في مؤتمر صحفي بعد الاجتماع، قال المسؤول بوزارة الحماية المدنية الإيطالية، برناردو دي برناردينيس، وهو أيضاً كان مدعى عليه، للمواطنين أنه "لا يوجد خطر".

تظهر هذه الأزمة الفارق بين عدم يقينية العلماء أحياناً، وبين حاجة الساسة لأمر ملموس لكي يتصرفوا على أساسه.

وأبرزت هذه المحاكمة، وحالياً مأساة تركيا، التوقعات الجماهيرية من العلماء للبحث عن طرق لاكتشاف علامات الإنذار المبكر لهذه الكوارث الطبيعية التي لا يمكن التنبؤ بها.

في الحقيقة علم التنبؤ بالزلازل صعب للغاية. في حين أن هناك غالباً إشارات دقيقة يمكن اكتشافها في البيانات الزلزالية بعد وقوع حدث ما، فإن معرفة ما الذي تبحث عنه واستخدامه لعمل تنبؤات مسبقة يعد أمراً أكثر صعوبة، حسبما ورد في تقرير لموقع هيئة الإذاعة البريطانية "BBC".

لماذا أخفق العلماء في التنبؤ بالزلازل؟

يقول كريس مارون، أستاذ علوم الأرض في جامعة سابينزا في روما بإيطاليا وجامعة ولاية بنسلفانيا: "عندما نحاكي الزلازل في المختبر، نستطيع أن نرصد الأخطاء الأرضية والصدوع والتشققات، ولكن في الطبيعة هناك الكثير من عدم اليقين حول سبب عدم رؤيتنا في كثير من الأحيان للهزات الأرضية أو المؤشرات على حدوث زلزال كبير".

 يحاول الجيولوجيون استخدام الأساليب العلمية الحديثة للتنبؤ بالزلازل منذ الستينيات على الأقل، ولكن دون نجاح يُذكر. 

يقول مارون إن جزءاً كبيراً من سبب ذلك هو تعقيد أنظمة الأعطال التي تتخلل العالم، والتي تسبب الزلازل. هناك أيضاً الكثير من الضوضاء الزلزالية في الأرض ويزيد عليها ضجيج حركة المرور البشرية، وأعمال البناء والحياة اليومية، وبالتالي من الصعب التقاط إشارات واضحة.

وفقاً للمسح الجيولوجي بالولايات المتحدة، يتطلب الأمر 3 أشياء لإنتاج تنبؤ مفيد حقاً بالزلزال – الموقع الذي سيحدث فيه، ومتى سيحدث، ومدى حجم الحدث. حتى الآن، كما يقولون، لا أحد يستطيع فعل ذلك بأي قدر من اليقين.

وبدلاً من ذلك، ينتج الجيولوجيون أفضل تخميناتهم في "خرائط المخاطر"، حيث يحسبون احتمالية وقوع زلزال خلال إطار زمني يمتد لعدة سنوات. في حين أن هذه يمكن أن تساعد في درجة معينة من التخطيط، مثل تحسين معايير البناء في المناطق الأكثر عرضة للخطر، إلا أنها لا توفر مستوى التنبؤ المطلوب لتقديم تحذيرات مبكرة للجمهور للسماح لهم بالإخلاء أو الاحتماء. ولا يستطيع كل من يعيش في منطقة زلزال تحمل تكلفة البنية التحتية اللازمة لتحمل كميات كبيرة من الاهتزازات.

 لذلك، كان العلماء يبحثون بدلاً من ذلك عن طرق لجعل التنبؤات بالزلازل أكثر دقة.

حاولوا مراقبة سلوك الحيوانات والغلاف الجوي، والآن لجأوا للذكاء الاصطناعي

إلى جانب الإشارات الزلزالية، بحث الباحثون عن أدلة في مجموعة متنوعة من الأماكن – من سلوك الحيوانات إلى الاضطرابات الكهربائية في الغلاف الجوي العلوي للأرض.

في الآونة الأخيرة، كانت هناك إثارة متزايدة حول قدرات الذكاء الاصطناعي لاكتشاف نوع الإشارات الدقيقة التي يفوتها البشر. يمكن لخوارزميات التعلم الآلي تحليل كميات هائلة من البيانات من الزلازل السابقة للبحث عن الأنماط التي يمكن استخدامها للتنبؤ بالأحداث المستقبلية.

يقول مارون: عندما نقلت تجارب التنبؤ بالزلازل من المعامل بواسطة الذكاء الاصطناعي إلى العالم الحقيقي تبين أن الأمر أكثر صعوبة بكثير، حسبما نقل عنه تقرير "BBC".

 كان العلماء في الصين، على سبيل المثال، يبحثون عن تموجات في الجسيمات المشحونة كهربائياً في طبقة الأيونوسفير للأرض في الأيام التي تسبق الزلازل الناجمة عن التغيرات في المجال المغناطيسي فوق مناطق الصدع. قالت إحدى المجموعات بقيادة جينغ ليو في معهد التنبؤ بالزلازل في بكين، على سبيل المثال، إنها يمكن أن ترى اضطرابات في إلكترونات الغلاف الجوي فوق مركز الزلزال الذي ضرب ولاية باجا، كاليفورنيا المكسيكية المجاورة للولايات المتحدة، وذلك قبل 10 أيام من وقوعه في أوائل أبريل/نيسان 2010.

في عام 2018، أطلقت الصين قمر اصطناعياً لرصد الانحرافات الكهربائية في الغلاف الجوي المتأين للأرض. في العام الماضي، ادعى علماء في مركز شبكة الزلازل الصيني في بكين، أنهم وجدوا انخفاضاً في كثافة الإلكترونات في طبقة الأيونوسفير حتى 15 يوماً قبل الزلازل التي ضربت البر الرئيسي الصيني في مايو/أيار 2021، ويناير/كانون الثاني 2022.

ولكن تقول مي لي، باحثة من العاملين في مركز شبكة الزلازل الصينية: "إن آلية حدوث ذلك لا تزال مثيرة للجدل. وتحذر من أنه حتى مع بيانات الأقمار الاصطناعية، فإن نتائجهم لا تزال بعيدة عن القدرة على التنبؤ بزلزال وشيك.

يقول الباحثون في ورقة بحثية حول نتائجهم: "لا يمكننا تحديد الموقع الصحيح الذي سيحدث فيه زلزال قادم". تشير لي أيضاً إلى تعقيد آخر – يمكن للزلازل الكبيرة إحداث تغييرات في طبقة الأيونوسفير بعيداً عن مركز الزلزال، مما يجعل تأكيد الموقع الدقيق أمراً صعباً.

في اليابان، يدعي البعض أنهم قادرون على استخدام التغيرات في بخار الماء فوق مناطق الزلازل لعمل تنبؤات. تشير الاختبارات إلى أن هذه التنبؤات بدقة 70%، على الرغم من أنها لا تستطيع إلا أن تقول إن الزلزال قد يحدث في وقت ما في الشهر المقبل. يحاول آخرون استخدام تموجات دقيقة في جاذبية الأرض يمكن أن تحدث قبل الزلزال.

لكن على الرغم من كل هذه الادعاءات، لم يتمكن أي منهم من التنبؤ بنجاح بمكان وزمان وقوع الزلزال قبل حدوثه.

يقول مورون: "ليس لدينا البنية التحتية للقيام بهذا النوع من المراقبة التي نحتاجها". نحن نعرف كيف نتنبأ بالزلازل المختبرية، لكن ما لا نعرفه هو ما إذا كان يمكن نقل هذه الخبرة حقاً إلى تعقيد العالم الحقيقي.

صدع شرق الأناضول، على سبيل المثال، يقع في منطقة معقدة من العالم – ليس مستوى خطأ واحد بسيط، ولكن مجموعة من الأشياء تتجمع".

هل يمكن الاعتماد على الهزات التي تسبق الزلزال الكبيرة عادة؟

تظهر بعض الأبحاث أن الهزات الأرضية يمكن أن تسبق زلزالاً أكبر.

وتقوم العديد من البلدان الآن بإنشاء أنظمة تحذير لتسخير الاتصالات الإلكترونية الحديثة لاكتشاف الهزات وإرسال التنبيهات قبل اهتزاز الأرض، وشراء بضع دقائق ثمينة للبحث عن مأوى.

 ولكن من الصعب تمييزها عن مئات الزلازل الأصغر التي تحدث بشكل منتظم.

سيتطلب التنبؤ بالزلازل قياسات عالية الدقة في أعماق الأرض على مدار عقود، إن لم يكن أطول، إلى جانب عمليات محاكاة معقدة. وحتى في هذه الحالة، من غير المرجح أن تسفر عن تقديم مهلة للإنذار قبل ساعة من وقوع الزلزال.

وحتى مع القدرة على عمل تنبؤات أفضل، لا يزال هناك سؤال حول ما يجب فعله بالمعلومات، إلى أن تتحسن الدقة، قد يكون إخلاء مدن بأكملها أو مطالبة الناس بالبقاء بعيداً عن المباني المعرضة للخطر، وهذا أمر سيكون مكلفاً في حالة عدم حدوث زلزال.

ينظر علماء الجيولوجيا بحسد إلى نظرائهم العامِلين بالتنبؤات الجوية، ويبحثون لديهم عن بعض المؤشرات عما قد يحدث إذا تحسنت البيانات.

يقول مارون: "إنهم يتنبأون بالفعل بأحداث جوية كبيرة مع بعض الدقة مسبقاً". يسمح هذا للوكالات الحكومية بإعداد استجابات طارئة لأحداث مثل الأعاصير، وإصدار تحذيرات لأفراد الجمهور يمكن أن تساعد في الحفاظ على سلامتهم. يقول مارون إن القدرة على فعل شيء مشابه للزلازل ما زالت بعيدة: "نحن لسنا في أي مكان قريب من ذلك في الوقت الحالي".

باحثون في جامعة بريطانية يقولون إنهم وضعوا نموذجاً أكثر دقة للتنبؤ بالزلازل

ولكنَّ تقريراً لصحيفة Daily Mail البريطانية يقول إن نموذجاً جديداً أعده مجموعة من العلماء يدَّعي أنه يتوقع متى وأين قد يضرب الزلزال القادم.

فلقد نشر باحثو جامعة نورث وسترن البريطانية دراسة يمكن أن تساعد في حل أحد التحديات الرئيسية لعلم الزلازل – التنبؤ بموعد وقوع الزلزال الكبير التالي على أحد الصدع.

ويأتي ذلك بعد أيام فقط من الزلزال الذي بلغت قوته 7.8 درجة، والذي هزَّ تركيا وسوريا.

يعتقد علماء الزلازل تقليدياً أن الزلازل الكبيرة على الصدوع تتبع نمطاً منتظماً، وتحدث بعد نفس الفترة الزمنية بين الزلازل السابقة، غير أن الدراسة الجديدة تقول إن الأرض لا تمتثل دائماً، حيث يمكن أن تحدث الزلازل أحياناً عاجلاً أو آجلاً عما هو متوقع. حتى الآن، كان علماء الزلازل يفتقرون إلى طريقة لتفسير عدم القدرة على التنبؤ.

ويأخذ النموذج في الاعتبار الترتيب المحدد للزلازل السابقة وتوقيتها، بدلاً من الاعتماد فقط على متوسط ​​الوقت بين الزلازل الماضية.

ويقول فريق نورث وسترن البحثي من علماء الزلازل والإحصائيين إنه نموذج لاحتمالية حدوث زلازل أكثر شمولاً وواقعية مما هو متاح حالياً، وإنه يساعد في تفسير الحقيقة المحيرة المتمثلة في أن الزلازل تأتي أحياناً في مجموعات – مجموعات ذات فترات زمنية قصيرة نسبياً، مفصولة بأوقات أطول من دون زلازل.

وجد الفريق أن العيوب أو الصدوع الأرضية التي تؤدي للزلازل لها "ذاكرة طويلة المدى"؛ مما يعني أن عدم حدوث زلزال كبيرة بمنطقة ما، خاصة إذا كانت في حزام الزلزال، يعني تراكم الكبت بمرور الوقت، وقد ينفجر في شكل زلزال كبير.

ولكن حذَّر العلماء أيضاً من أن الزلزال أحياناً لا يُخرج كل الضغط الذي يتراكم على الخطأ بمرور الوقت. وأوضح الباحثون أن التوتر المتبقي على الصدع يمكن أن يتسبب في زلزال آخر بعد الزلزال الكبير.

ومع ذلك، فقد كان من المفترض سابقاً أن الزلازل الكبيرة على الصدوع تكون منتظمة نسبياً، وأن الزلزال التالي سيحدث في نفس الوقت تقريباً مثل الزلزالين السابقين.

على سبيل المثال، على الرغم من حدوث زلازل كبيرة في قسم موهافي من صدع سان أندرياس بولاية كاليفورنيا في المتوسط ​​كل 135 عاماً، فإن آخرها حدث في عام 1857، بعد 45 عاماً فقط في عام 1812. على الرغم من أن هذا لم يكن متوقعاً باستخدام النموذج التقليدي، يوضح النموذج الجديد أنه نظراً لوقوع زلزال عام 1812 بعد فجوة استمرت 304 أعوام منذ الزلزال السابق عام 1508، تسببت الفجوة في إبقاء إبقاء جزء من الطاقة مكبوتة الأمر الذي أدى لحدوث زلزال أسرع من المتوسط ​​عام 1857.

وتخالف هذه النظرية ما افترضه علماء الزلازل تقليدياً بأن الزلازل الكبيرة عند الصدوع تكون منتظمة نسبياً، وأن الزلزال التالي سيحدث بعد نفس مقدار الوقت تقريباًً مثل الزلزالين السابقين.

ركز بحث الفريق على التحقيق في عمليات حدود الصفائح والتشوه داخل الغلاف الصخري باستخدام مجموعة من التقنيات، بما في ذلك علم الزلازل والجيوديسيا الفضائية (قياس الهندسة والجاذبية والتوجه المكاني للأرض والأجسام الفلكية الأخرى، مثل الكواكب)، والجيوفيزياء البحرية.

وقال الباحث المشارك في الدراسة جيمس س. نيلي: "الزلازل الكبيرة لا تحدث كالساعة".

في بعض الأحيان نرى عدة زلازل كبيرة تحدث خلال أطر زمنية قصيرة نسبياً ثم فترات طويلة عندما لا يحدث شيء.

يأمل الباحثون بأن يكون نموذجهم الجديد أداة مفيدة لعلماء الزلازل؛ حيث يعملون على تحسين التنبؤ بالزلازل، والاستعداد بشكل أفضل للأحداث الزلزالية المستقبلية مثل الكارثة في تركيا وسوريا. 

التطبيق على زلزال تركيا وسوريا

أدى صدع شرق الأناضول إلى زلازل مدمرة عبر القرون، فلقد شهدت مدينة أنطاكيا التي تقع في المنطقة نفسها عام 115م ثالث أكبر الزلازل في التاريخ من حيث عدد القتلى على مدار التاريخ؛ حيث توفي نحو 260.000 شخص جراء الزلزال الذي بلغت قوته 7.5 درجة بمقياس ريختر، حسب تقرير لموقع Our World Data.

وفي عام 1822، ضرب زلزال بقوة 7.0 درجات المنطقة، ما أسفر عن مقتل ما يُقدر بنحو 20 ألف شخص.

ولكن خلال القرن العشرين، أدى صدع شرق الأناضول إلى قليل من النشاط الزلزالي الكبير، حسب ما نقله تقرير وكالة Reuters عن روجر موسو، الباحث الفخري المساعد في هيئة المسح الجيولوجي.

إذ تم تسجيل ثلاثة زلازل فقط فوق 6.0 على مقياس ريختر منذ عام 1970 في المنطقة، وفقاً لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.

لكن في أعماق الأرض كان يحدث الكثير، فالصفائح في نظام الصفائح التكتونية تتحرك طوال الوقت بمعدل ثابت، وليس فقط عندما يكون هناك زلزال.

والجزء الداخلي من صفيحة الأناضول يتحرك باتجاه الغرب بمعدل 22 ملم في السنة، كما تم تصويره بواسطة الأقمار الاصطناعية، حسب ما نقل موقع Science Media Centre عن عدد من العلماء.

ويبدو أنه في زلزال تركيا وسوريا الأخير، أدى نحو قرنين من الانزلاق المتراكم دون حدوث زلزال كيبر لإطلاق الطاقة المكبوتة طوال تلك الفترة، ما تسبب في موجات واسعة وحركة أرضية قوية؛ لذلك تحركت صفيحة الأناضول بمقدار كبير فقط بالقرب من حدودها مع صدع شرق الأناضول. لم تتحرك تركيا كلها، حسب الموقع.

ويبقى السؤال الصعب والشائك، هل أخرج هذا الزلزال كل الطاقة المكبوتة، أم مازال هناك البعض منها كامناً تحت طبقات الأرض.

وتصر هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية على أنه لم يتم التنبؤ بحدوث زلزال كبير ولن يكون في المستقبل المنظور.

تقول الوكالة الأمريكية إن التنبؤ سيتطلب معرفة التاريخ والوقت والموقع والحجم.

وفقاً لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، يمكن للعلماء فقط حساب احتمالية حدوث زلزال خلال عدد معين من السنوات.

ومن الواضح أن النموذج الذي قدمه الفريق البريطاني لا يوفر تحديداً دقيقاً لموعد الزلزال، ولكنه يدور حول ما تقوله هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، وهو تحسين نماذج التبنؤ باحتمالية حدوث زلزال خلال عدد معين من السنوات، قد يكون أقل من السنوات المقدرة سابقاً، لا يستطيع هذا أن يوفر فرص تقديم إنذار للإخلاء قبل الزلزال، ولكنه يوفر نصائح أدق للمناطق المعرضة أكثر للزلازل خلال سنوات، بحيث تحسِّن إجراءات الطوارئ والبناء.