Na een aardbeving, er is een onmiddellijke zwaartekrachtverstoring die kan worden geregistreerd vóór de seismische golven die seismologen kunnen detecteren. In een studie gepubliceerd in Wetenschap op 1 december 2017, een team bestaande uit onderzoekers van CNRS, IPGP, de Université Paris Diderot en Caltech zijn erin geslaagd om deze zwakke signalen met betrekking tot zwaartekracht waar te nemen en te begrijpen waar ze vandaan komen. Omdat ze gevoelig zijn voor de omvang van aardbevingen, deze signalen kunnen een belangrijke rol spelen bij de vroege identificatie van het optreden van een grote aardbeving.

Dit werk kwam voort uit de interactie tussen seismologen die aardbevingen beter wilden begrijpen en natuurkundigen die fijne zwaartekrachtmetingen ontwikkelden om zwaartekrachtsgolven te detecteren. Aardbevingen veranderen op brute wijze het krachtenevenwicht op aarde en zenden seismische golven uit waarvan de gevolgen verwoestend kunnen zijn. Maar diezelfde golven verstoren ook het zwaartekrachtsveld van de aarde, die een ander signaal geeft. Dit is vooral interessant met het oog op een snelle kwantificering van trillingen, omdat het met de snelheid van het licht beweegt, in tegenstelling tot tremorgolven, die zich voortplanten met snelheden tussen 3 en 10 km/s. Dus seismometers op een station op 1000 km van het epicentrum kunnen dit signaal mogelijk meer dan twee minuten voordat de seismische golven arriveren detecteren.

Het hier gepresenteerde werk volgt op een 2016 (J.-P. Montagner et al., nat. gemeenschappelijk . 7, 13349 (2016)) onderzoek dat dit signaal voor het eerst aantoonde. Eerst, de wetenschappers observeerden deze signalen op de gegevens van ongeveer 10 seismometers die zich tussen 500 en 3000 km van het epicentrum van de Japanse aardbeving in 2011 (magnitude 9.1) bevonden. Uit hun observaties, de onderzoekers toonden vervolgens aan dat deze signalen het gevolg waren van twee effecten. De eerste is de zwaartekrachtverandering die optreedt op de locatie van de seismometer, die de evenwichtspositie van de massa van het instrument verandert. Het tweede effect, wat indirect is, is te wijten aan de zwaartekrachtverandering overal op aarde, die het evenwicht van de krachten verstoort en nieuwe seismische golven produceert die de seismometer zullen bereiken.

Rekening houdend met deze twee effecten, de onderzoekers hebben aangetoond dat dit zwaartekrachtgerelateerde signaal erg gevoelig is voor de omvang van de aardbeving, waardoor het een goede kandidaat is voor het snel kwantificeren van de omvang van sterke aardbevingen. De toekomstige uitdaging is om dit signaal te benutten voor magnitudes onder ongeveer 8 tot 8,5, want onder deze drempel het signaal is te zwak ten opzichte van de seismische ruis die van nature door de aarde wordt uitgezonden, en het loskoppelen van dit geluid is ingewikkeld. Dus onderzoekers zijn van plan om verschillende technologieën te testen, waaronder enkele geïnspireerd op instrumenten die zijn ontwikkeld om zwaartekrachtsgolven te detecteren.