Niemand kan voorspellen wanneer of waar een aardbeving zal toeslaan, maar in 2011 dachten wetenschappers dat ze bewijs hadden dat kleine ondergrondse trillingen, voorschokken genaamd, belangrijke aanwijzingen konden geven. Als het waar is, het suggereerde dat seismologen op een dag mensen zouden kunnen waarschuwen voor naderende aardbevingen.

Maar een nieuwe studie gepubliceerd in het online nummer van 4 juni van Natuur Geowetenschappen door wetenschappers van Stanford University en Boğaziçi University in Turkije heeft twijfel doen rijzen over die eerdere bevindingen en over de voorspellende waarde van voorschokken.

Het eerdere bewijs kwam van een aardbeving met een kracht van 7,6 op de schaal van Richter in 1999 in de buurt van Izmit, Kalkoen, die meer dan 17 doden, 000 mensen. Een studie uit 2011 in het tijdschrift Wetenschap ontdekte dat de dodelijke aardbeving werd voorafgegaan door een reeks kleine voorschokken - mogelijke waarschuwingssignalen dat er een grote seismische gebeurtenis op handen was.

"We zijn teruggegaan naar de aardbeving in Izmit en hebben nieuwe technieken toegepast door te kijken naar seismische gegevens die in 2011 niet beschikbaar waren. " zei hoofdauteur William Ellsworth, een professor (onderzoek) geofysica aan de Stanford School of Earth, Energie &Milieuwetenschappen. "We ontdekten dat de voorschokken net als andere kleine aardbevingen waren. Er was niets diagnostisch in hun optreden dat erop zou wijzen dat er een grote aardbeving zou plaatsvinden."

"We zouden allemaal graag een wetenschappelijk geldige manier vinden om het publiek te waarschuwen voordat een aardbeving begint, " zei co-auteur Fatih Bulut, een assistent-professor geodesie aan het Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute van de Bo?aziçi University. "Helaas, onze studie leidt niet tot nieuw optimisme over de wetenschap van aardbevingsvoorspelling."

Hoe beginnen aardbevingen?

Wetenschappers, waaronder Ellsworth, hebben twee ideeën voorgesteld over hoe grote aardbevingen ontstaan, waarvan er één - als wetenschappers ze kunnen detecteren - zou kunnen waarschuwen voor een grotere aardbeving.

"Ongeveer de helft van alle grote aardbevingen wordt voorafgegaan door kleinere voorschokken, "Zei Ellsworth. "Maar voorschokken hebben alleen voorspellende waarde als ze kunnen worden onderscheiden van gewone aardbevingen."

een idee, bekend als het cascademodel, suggereert dat voorschokken gewone aardbevingen zijn die langs een breuklijn reizen, de ene aardbeving veroorzaakte een andere in de buurt. Een reeks kleinere trapsgewijze aardbevingen kan willekeurig een grote aardbeving veroorzaken, maar zou net zo gemakkelijk kunnen verdwijnen. Bij dit model is een reeks kleine aardbevingen zou niet noodzakelijkerwijs een grote aardbeving voorspellen.

"Het is een beetje zoals dominostenen, " zei Bulut. "Als je willekeurig dominostenen op een tafel legt en er een omgooit, het kan ertoe leiden dat een tweede of derde valt, maar de ketting kan stoppen. Soms raak je die magische die ervoor zorgt dat de hele rij omvalt."

Een andere theorie suggereert dat voorschokken geen gewone seismische gebeurtenissen zijn, maar duidelijke signalen van een op handen zijnde aardbeving die wordt veroorzaakt door een langzame slip van de fout. Bij dit model is voorschokken breken herhaaldelijk hetzelfde deel van de fout, waardoor het langzaam wegglijdt en uiteindelijk een grote aardbeving veroorzaakt.

In het slow-slip model is herhaalde voorschokken afkomstig van dezelfde locatie kunnen vroege waarschuwingen zijn dat er een grote aardbeving aankomt. De vraag was of wetenschappers een langzame slip konden detecteren wanneer deze plaatsvindt en deze konden onderscheiden van andere reeksen kleine aardbevingen.

Eerdere studies

In 2011, een team beweerde in Science dat de voorschokken voorafgaand aan de aardbeving in 1999 in Izmit werden veroorzaakt door langzame slip, en had kunnen worden gedetecteerd met de juiste apparatuur - het eerste bewijs dat voorschokken nuttig zouden zijn voor het voorspellen van een grote aardbeving.

"Dat resultaat heeft een grote invloed gehad op het denken over de vraag of voorschokken voorspellend kunnen zijn, ' zei Elsworth.

De stad Izmit ligt aan de Noord-Anatolische breuklijn, die zich uitstrekt over 900 mijl (1, 500 kilometer) door Turkije. Voor het onderzoek van 2011 een team analyseerde gegevens van een enkel seismisch station op enkele kilometers van het epicentrum van de aardbeving, die uiteindelijk seismogrammen registreerde van 18 voorschokken die ongeveer 15 kilometer onder het oppervlak plaatsvonden - zeer dicht bij het punt waar de grotere aardbeving begon - en elk met vergelijkbare golfvormen.

Die overeenkomsten brachten de auteurs tot de conclusie dat alle voorschokken herhaaldelijk op dezelfde plek op de fout braken, aangedreven door langzame slip die uiteindelijk de grote aardbeving veroorzaakte. Ze concludeerden dat het volgen van soortgelijke gebeurtenissen een tijdige waarschuwing zou kunnen geven dat er een grote aardbeving op handen is.

"De Science-paper concludeerde dat er veel slow slip was, en als we daar met de juiste instrumenten waren geweest, hadden we het misschien gezien, "Zei Ellsworth. "We besloten om dat idee te testen dat de voorschokken zich op dezelfde plaats bevonden."

Domino Effect

In plaats van te vertrouwen op gegevens van één seismisch station, Ellsworth en Bulut analyseerden seismogrammen die tijdens de aardbeving van 1999 op negen extra stations waren geregistreerd.

Met meer zenders, Ellsworth en Bulut identificeerden in totaal 26 voorschokken. Geen enkele was identiek, en de grootste verplaatsten zich geleidelijk van west naar oost langs de breuklijn. Deze bevinding is consistent met het cascademodel, waar een gewone aardbeving een nieuwe aardbeving veroorzaakt op een naburig deel van de fout, maar voorspelt niet noodzakelijk een grote aardbeving.

Bulut en Ellsworth vonden geen bewijs dat slow slip een rol speelde bij het veroorzaken van de aardbeving in Izmit.

"De auteurs van het Science-paper waren behoorlijk optimistisch, maar wat ze voorstelden was gebeurd, gebeurde niet, ' zei Elsworth.

Wat de onderzoekers niet weten, is waarom deze reeks trapsgewijze voorschokken een enorme aardbeving veroorzaakte terwijl zoveel anderen dat niet doen. Ellsworth zei dat zonder betere seismische instrumenten, belangrijke uitdagingen, zoals ons vermogen om aardbevingen te voorspellen, blijven bestaan.

"We geven de voorschokken niet op alleen omdat we ze momenteel niet kunnen onderscheiden van andere aardbevingen, "Zei Ellsworth. "We willen begrijpen of ze voorspellende waarde hebben en zo niet, waarom niet. Om die vraag te beantwoorden, zijn observaties nodig die dicht bij de actie zijn gemaakt, diep in het hart van de aardbevingsmachine, niet zoals we momenteel doen vanaf de oppervlakte, waar we blind zijn voor veranderingen diep onder de grond."