Het probleem met grote aardbevingen is dat hun ondergrondse wortelstelsel eeuwen of millennia op de loer kan liggen voordat ze genoeg energie hebben opgebouwd om te exploderen. Van veel plaatsen geldt dit voor het gebied van New York City, waar wetenschappers geloven dat grote aardbevingen mogelijk zijn - maar waarschijnlijk zo zeldzaam dat het moeilijk is om precies te zeggen hoe vaak ze komen, of hoe groot ze zouden kunnen zijn.

Pas in de jaren zeventig begonnen onderzoekers de seismische activiteit van de regio in detail te bestuderen. Ze hebben veel voorheen onbekende fouten in kaart gebracht en elk jaar tientallen kleine bevingen waargenomen, de meeste te klein om te voelen. De grootste moderne aardbeving, een kracht van 4,1 in de buitenwijken van Westchester County in 1985, richtte weinig schade aan. Oude schriftelijke gegevens suggereren echter dat aardbevingen van ongeveer magnitude 5 New York en omgeving in 1737 en 1884 deed schudden. Deze sloegen schoorstenen neer, scheurden muren en schudde de grond van het noorden van New England tot Virginia. Vandaag de dag zou een gelijkwaardige gebeurtenis grote schade kunnen toebrengen aan de enorm uitgebreide bevolking en infrastructuur van de regionale megalopolis. Bovendien hebben sommige onderzoekers, gebaseerd op de grootte van bekende fouten en de frequentie van kleine bevingen erlangs, een schatting geëxtrapoleerd dat een aardbeving van magnitude 6 de regio elke 700-jaren zou kunnen treffen, en een magnitude 7, elke 3400 jaar. Een magnitude 6 is 10 keer krachtiger dan de gebeurtenissen van 1737 en 1884, en een magnitude 7, 100 keer sterker.

Maar dit is slechts een extrapolatie. Zijn hier ooit aardbevingen van deze omvang geweest? Niemand weet. William Menke, een geoloog en seismoloog aan het Lamont-Doherty Earth Observatory van de Columbia Climate School, wil daar graag achter komen.

Onlangs hebben Menke en een stagiaire een bezoek gebracht aan Harriman State Park, zo'n 30 kilometer ten noorden van Manhattan. Niet ver van de voorstedelijke campus van Lamont-Doherty, bevat het bergachtige reservaat van 47.500 hectare talloze gigantische rotsblokken die tijdens de laatste ijstijd door gletsjers uit het gesteente zijn geplukt en vervolgens zijn gevallen toen het ijs smolt. Sommige zijn gevaarlijk uitgebalanceerd op een of ander onregelmatig oppervlak, vermoedelijk nog in hun oorspronkelijke positie. De missie van Menke:bereken hoeveel kracht er nodig is om ze om te gooien. Als ze nog steeds staan, zou dat betekenen dat er sinds het einde van de ijstijd, meer dan 10.000 jaar geleden, geen aardbeving van die omvang heeft plaatsgevonden.

"Dit zou op zijn minst een bovengrens vormen voor potentiële grondbewegingen", zei de 67-jarige wetenschapper op een ochtend terwijl hij een rugzak van 40 pond met apparatuur een kronkelend, rotsachtig pad opsjouwde. Zon en schaduw spatten door de hoge bomen. "In de loop der jaren hebben mensen geprobeerd deze methode op andere plaatsen te gebruiken, en ik dacht dat we het in het noordoosten zouden moeten proberen."

Menke omschrijft zichzelf als 'in feite een datawetenschapper'. Sinds het behalen van zijn Ph.D. in Lamont in 1982 heeft hij wiskundige gegevens gebruikt om licht te werpen op een verscheidenheid aan milieukwesties, waaronder de voortplanting van seismische golven en de structuur van de aardkorst en mantel. Als fervent wandelaar, kajakker, fotograaf en allround waarnemer van de natuur, heeft zijn veldwerk hem van Californië naar IJsland en schepen in de Stille Oceaan gebracht. Tegenwoordig blijft hij grotendeels dichter bij huis, waar hij al tientallen jaren het terrein doorkruist.

Menke en zijn stagiair, Charles McBride, waren op weg om rotsblokken te bestuderen op een eerder geselecteerde locatie op Black Rock Mountain, een tocht van een uur vanaf de dichtstbijzijnde weg. De site ligt op slechts vijf kilometer van de Ramapo-breuk, een 185 mijl lange functie die door Pennsylvania, New Jersey en het zuiden van de staat New York loopt en dwars door het park snijdt. Het produceert veel van de kleine aardbevingen in de regio en zou een belangrijke kandidaat kunnen zijn voor het produceren van grote aardbevingen in het verleden.

Onderweg stopte Menke om bloeiende stukken berglaurier te bewonderen, en hield een rustige oogje in het zeil voor ratelslangen. "Zoveel ratelslangen zie je niet. Ik heb er maar acht gezien, en dat waren allemaal in de afgelopen acht jaar", zei Menke.

De studie van aardbevingen in het verleden wordt paleoseismologie genoemd. De beoefenaars ervan kunnen verslagen uit oude kranten, dagboeken en geschiedenissen bestuderen, maar op veel plaatsen, waaronder het noordoosten van de VS, gaan deze slechts een paar honderd jaar terug - niet ver genoeg om een ​​echt langetermijnbeeld te geven.

Om in de prehistorie te graven, graven sommige paleoseismologen een greppel (of beter, wachten tot iemand een huisfundering graaft) en observeren of begraven grondlagen tegen elkaar zijn verplaatst. Dit duidt op een beweging in het verleden, die kan worden gedateerd met behulp van koolstofisotopen. In het noordwesten van de VS hebben onderzoekers ringen van lang geleden gestorven bomen gebruikt om aardbevingen te lokaliseren die ze in meren of zoutwatermoerassen hebben laten vallen en hebben gedood. Een studie eerder dit jaar door enkele van Menke's Lamont-collega's gebruikte variaties in de chemie van oude rotsen twee mijl onder het oppervlak om aan te tonen dat een zogenaamd rustig gedeelte van de San Andreas-breuklijn grote aardbevingen heeft meegemaakt.

De studie van gevaarlijk hooggelegen rotsblokken en soortgelijke kenmerken is nog jong. Begin jaren negentig begon de in Californië wonende geoloog James Brune met het onderzoeken van onzekere rotsen. Hij kreeg zijn eerste validatie in 1999 in de Mojave-woestijn, toen een aardbeving met een kracht van 7,1 op de schaal van Richter er meerdere omver wierp die hij eerder als kwetsbaar had aangemerkt. Wetenschappers in het westen van de Verenigde Staten begonnen andere zogenaamde fragiele geologische kenmerken te onderzoeken voor paleoseismologisch potentieel:zeestapels langs de Pacifische kust (slanke rotstorens uitgehouwen door golferosie); woestijnhoodoos (rotsspitsen waarvan de basis of het midden gevaarlijk is ondermijnd door de wind); tufsteentorens (brokkelige toppen van kalksteen gevormd door onderwaterchemische processen in voormalige meren, nu opgedroogd). Wetenschappers in Australië en het aardbevingsgevoelige Nieuw-Zeeland hebben soortgelijk onderzoek gedaan.

In Californië hebben sommige onderzoekers aangetoond dat functies die hadden moeten worden omvergeworpen door prehistorische aardbevingen die werden voorspeld door computermodellen die vergelijkbaar zijn met die welke in New York worden gebruikt, nog steeds overeind staan. Dit suggereert dat standaard dempingscurves - berekeningen van hoe vaak en hoeveel de grond schudt - de langetermijnrisico's kunnen overdrijven, althans op sommige plaatsen.

'Ik neem aan dat je tot op zekere hoogte wel zou kunnen zeggen dat dat goed nieuws is,' zei Menke. Aan de andere kant, zei hij, "zijn er enkele hiaten in de kennis." De over het algemeen losse, gebarsten rotsen in het aardbevingsgevoelige Californië zijn eigenlijk vrij slecht in het overbrengen van seismische golven naar de oppervlakte, en kunnen dus aardbevingen dempen. De regio New York daarentegen is grotendeels bedekt met harde metamorfe gesteenten die als een klok kunnen rinkelen. Dat betekent dat kleinere aardbevingen in deze regio zich kunnen vertalen in grotere grondbewegingen. "De Californische curven zijn niet van toepassing op ons werk," zei hij.

Terwijl Menke en McBride de berg beklommen, veranderde het landschap in een soort glooiende halve toendra. Bomen kromp ineen tot door de wind geblazen struiken. Koepels van naakt gneis en granieten gesteente bezetten hoge plekken, waar lang geleden ijs dat uit het noorden kwam, het oppervlak schuurde en het plantenleven nooit is teruggekeerd. Gigantische rotsblokken lagen verspreid.

Een onderzoek door een van Menke's Lamont-collega's, waarbij de eerste aanwezigheid van stuifmeel uit de bodems van moerassen werd gebruikt, zegt dat deze rotsblokken ongeveer 14.000 jaar geleden uit smeltend ijs zijn gevallen. Een andere collega die in plaats daarvan chemische isotopen in rotsoppervlakken heeft gemeten, zegt dat het meer als 22.000 jaar geleden was. Het gebruik van onzekere rotsblokken in de paleoseismologie is een eenvoudig concept, maar de uitvoering is complex. Het ontbreken van een duidelijke oorsprongsdatum voor de posities van rotsblokken vormt een van de vele onzekerheden.

Om tenminste één onzekerheid weg te nemen, waren Menke en McBride op zoek naar rotsblokken die te groot waren om door mensenhanden te worden verplaatst, en bij een eerdere verkenning waren ze bij wijze van spreken al snel in de modder terechtgekomen. Langs het pad wees Menke verschillende reuzen aan die hij van plan was te onderzoeken. Een, ongeveer zo groot als een ultracompacte auto, rustte op een slanke basis met aan één kant een brede, overhangende schuilplaats waar stapels as lieten zien dat voorbijgangers kampvuren hadden gemaakt. Een andere, veel grotere, wankelde aan de schuine rand van een rotskoepel. 'Kijk, een deel van de onderkant is gewoon lucht,' zei Menke. "Als je ermee schudt, kan het gemakkelijk de bomen in glijden, maar dat is niet gebeurd. Nog niet."

Menke speurde ook het gebied af naar zichtbare aardbevingsfouten, maar gaf toe dat hij niets overtuigends had gezien. Op een gegeven moment wees hij op een kronkelige scheur van 20 voet in het gesteente. Het leek alsof mineralen lang geleden de leegte hadden opgevuld die ooit had bestaan. Hij speculeerde dat het een kleine fout zou kunnen zijn die miljoenen jaren geleden ondergronds was ontstaan. Of misschien was het gewoon een oude crack.

Weldra kwamen Menke en McBride tevoorschijn in een topgebied dat voornamelijk bestond uit naakt gneis. Een hoop gevaarlijk uitziende rotsblokken lagen verspreid. Ze naderden een vaag eivormig stuk graniet van ongeveer 1,20 meter hoog, dat op een van de smalle uiteinden rustte. Menke schatte dat het ongeveer 3 ton woog. Hij vermoedde dat het eruit was gescheurd door ijs van misschien drie of vier mijl afstand te verplaatsen voordat het hier belandde. Dit zou hun belangrijkste steengroeve zijn voor vandaag.

Tot op heden hebben de meeste onderzoekers handmetingen gebruikt om de massa en stabiliteit van dergelijke rotsblokken te berekenen; enkelen hebben geprobeerd met mechanische middelen een beetje met stenen te wiebelen om een ​​idee te krijgen van hun evenwicht. Menke hanteerde een nieuwere benadering:fotogrammetrie, het maken van een 3D-model van een object door er vanuit verschillende hoeken talloze foto's van te maken. De foto's worden vervolgens ingevoerd in een computermodel, dat kan worden gebruikt om de massa, gewichtsverdeling, balanspunten en de krachten van verschillende soorten en groottes die het rotsblok zouden kunnen losmaken te berekenen. Menke overwoog een volgende stap:de data gebruiken om fysieke replica's van rotsblokken te printen, die hij vervolgens in het lab aan verschillende soorten schuddingen kon onderwerpen om te zien wat er gebeurde.

Na een snelle lunch begonnen Menke en McBride op het gesteente een cirkel van 16 punten op gelijke afstand van elkaar op 20 voet van het rotsblok te krijten. Vanaf hier waren ze van plan een eerste reeks foto's te maken, allemaal gericht op hetzelfde niveau van het rotsblok ten opzichte van de grond. Verschillende van deze fotocirkels op verschillende afstanden zouden worden gebruikt om het 3D-model te maken. Na een paar valse starts begonnen ze foto's te maken met Menke's Canon, waarvan de hoogte voor elke opname zorgvuldig werd gekalibreerd op een statief.

Het kostte nogal wat tijd om alles op een rij te krijgen voor elke opname. Een gloeiend hete middagzon scheen neer en weerkaatste op het gesteente, en op Menke's blote hoofd, maar Menke en McBride leken het niet te merken. McBride stopte om een ​​of twee keer een slok water te nemen, maar dat waren bijna de enige pauzes.

Ze gingen door tot 04.30 uur, waarna de zon op volle kracht doorging. Tegen die tijd had het paar zelfs de eerste cirkel nog steeds niet voltooid in het detail dat ze hadden gewild. Ze namen een paar snelkoppelingen om meer foto's te maken. Menke ging uiteindelijk op een nabijgelegen, ongevaarlijke rots zitten terwijl McBride inpakte. "Nou, we lopen een beetje achter, maar dat is genoeg voor één dag," zei hij. "We zullen zeker sneller worden door te oefenen."

In ieder geval zouden de foto's slechts het begin zijn, zei hij. Het echte werk zou komen door het modelleren van wat voor soort grondbewegingen aardbevingen hier in de buurt zouden kunnen produceren, welke richtingen en van hoe ver ze zouden kunnen komen, en hoe dit specifieke rotsblok zou reageren. Dit was natuurlijk slechts de eerste van vele rotsblokken.

Op de terugweg stopte Menke bij een bijzonder spectaculair stukje berglaurier. Hij haalde zijn mobiele telefoon tevoorschijn en maakte een panorama van de bloeiende struiken - een soort levend fotogram. 'We hebben hier veel tijd. Deze bloemen blijven maar een paar dagen goed,' zei hij. Hij stopte de mobiele telefoon weer in zijn zak, grijnsde en liep het pad af.