Om te voorspellen wanneer aardbevingen waarschijnlijk zullen plaatsvinden, seismologen gebruiken vaak statistieken om te volgen hoe clusters van seismische activiteit zich in de loop van de tijd ontwikkelen. Echter, deze benadering slaagt er vaak niet in om te anticiperen op de tijd en de omvang van grootschalige aardbevingen, leiden tot gevaarlijke onoplettendheid in de huidige systemen voor vroegtijdige waarschuwing. Al decenia, studies buiten het gebied van de seismologie hebben gesuggereerd dat deze belangrijke, potentieel verwoestende seismische gebeurtenissen zijn verbonden met een reeks niet-seismische verschijnselen - die dagen of zelfs weken voordat deze grote aardbevingen plaatsvinden, kunnen worden waargenomen. Tot dusver, echter, dit idee is niet aangeslagen in de bredere wetenschappelijke gemeenschap. In dit speciale nummer EPJ Special Topics stelt het Global Earthquake Forecasting System (GEFS) voor:het eerste samenwerkingsinitiatief tussen multidisciplinaire onderzoekers die zich toeleggen op het bestuderen van een diverse reeks niet-seismische voorlopers van aardbevingen.

Door de integratie van deze ideeën met bestaande theorieën in de seismologie te bevorderen, GEFS zou kunnen leiden tot aanzienlijke verbeteringen van vroegtijdige waarschuwingssystemen voor aardbevingen; mogelijk levens redden en kritieke infrastructuren beschermen bij toekomstige rampen. Het initiatief wordt gerationaliseerd via een subtiel mechanisme op basis van defecten op atomair niveau voor het verklaren van een verscheidenheid aan voorlopers van aardbevingen, voortbouwend op tientallen jaren van laboratoriumexperimenten in de fysische chemie en vastestoffysica. De theorie suggereert dat, als spanningen opbouwen in tektonische platen voorafgaand aan seismische activiteit, elektron-gatparen worden gegenereerd in de aardkorst. De elektronen zijn beperkt tot de gestresste rotsen, maar de positief geladen gaten stromen uit in de omgeving, minder gestresste stenen, elektrische stromen produceren die over grote afstanden kunnen reizen. Deze stromen kunnen op hun beurt uiteenlopende secundaire effecten veroorzaken, variërend van ongebruikelijk lage tot ultralage elektromagnetische straling, tot emissies van spectroscopisch verschillend thermisch infrarood vanaf het aardoppervlak, veranderingen in de atmosfeer en de ionosfeer.

Dit speciale nummer documenteert de bevindingen van onderzoekers over de hele wereld, die zowel grond- als ruimteobservaties hebben gebruikt om deze niet-seismische patronen te koppelen aan het optreden van daaropvolgende grote aardbevingen. Het werk creëert een sterke reden voor wereldwijde inspanningen om de aarde voortdurend te controleren op belangrijke tekenen van deze voorlopers, die vaak intermitterend en zwak zijn. Als de doelstellingen worden gerealiseerd, GEFS zou de eerste stap kunnen zijn naar een wijdverbreide samenwerking tussen verschillende wetenschappelijke gemeenschappen, elk met het gezamenlijke doel om ons vermogen om grote aardbevingen in de toekomst te voorspellen, te verbeteren.