الزلازل الكهرومغناطيسية

تُعرف الظواهر الكهرومغناطيسية الزلزالية بأنها ظواهر كهرومغناطيسية متنوعة يُعتقد أنها ناتجة عن قوى تكتونية تؤثر على قشرة الأرض، وربما ترتبط بنشاط زلزالي كالزلازل والبراكين. ^{[ 1 ]} وقد حفزت دراسة هذه الظواهر احتماليةَ أن تكون ناتجة عن زيادة الإجهاد الذي يسبق الزلزال، وبالتالي قد توفر أساسًا للتنبؤ بالزلازل على المدى القصير . ومع ذلك، وعلى الرغم من العديد من الدراسات، لم يثبت فعالية أي شكل من أشكال الظواهر الكهرومغناطيسية الزلزالية في التنبؤ بالزلازل. ^{[ 2 ]} وتكمن إحدى المشكلات الرئيسية في أن الزلازل نفسها تُنتج ظواهر كهرومغناطيسية ضعيفة نسبيًا، ومن المرجح أن تكون آثار أي ظواهر تمهيدية ضعيفة جدًا بحيث لا يمكن قياسها. ولم يكشف الرصد الدقيق لزلزال باركفيلد عن أي آثار كهرومغناطيسية ما قبل الزلزال ذات دلالة إحصائية. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} ومع ذلك، لا يزال بعض الباحثين متفائلين، وتستمر عمليات البحث عن مؤشرات كهرومغناطيسية زلزالية تنبؤية بالزلازل. ^{[ 6 ]}

تعتمد طريقة VAN - التي سُميت نسبةً إلى ب. فاروتسوس ، وك. أليكسوبولوس، وك. نوميكوس، مؤلفي الأبحاث المنشورة عام 1981 والتي وصفتها ^{[ 7 ] [ 8 ]} - على قياس الإشارات الكهربائية منخفضة التردد، والتي تُسمى "الإشارات الكهربائية الزلزالية" (SES)، والتي ادعى فاروتسوس وعدد من زملائه أنهم نجحوا من خلالها في التنبؤ بالزلازل في اليونان. ^{[ 9 ] [ 10 ]} وقد تعرضت كل من الطريقة نفسها والأسلوب الذي تم من خلاله الادعاء بنجاح التنبؤات لانتقادات شديدة ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} ، كما نوقشت من قبل VAN، لكن المنتقدين لم يتراجعوا عن آرائهم. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

منذ عام 2001، قدمت مجموعة VAN مفهومًا يُطلق عليه اسم "الزمن الطبيعي"، والذي يُطبق على تحليل المؤشرات الأولية للزلازل. في البداية، يُطبق هذا المفهوم على الزلازل السطحية لتمييزها عن الضوضاء وربطها باحتمالية وقوع زلزال وشيك. في حالة التحقق (تصنيفها على أنها "نشاط زلزالي سطحي")، يُطبق تحليل الزمن الطبيعي أيضًا على النشاط الزلزالي اللاحق العام للمنطقة المرتبطة بالنشاط الزلزالي السطحي، وذلك لتحسين دقة التنبؤ الزمني. وتعتبر هذه الطريقة بداية الزلزال ظاهرة حاسمة . ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

بعد عام 2006، أفادت شبكة VAN بأن جميع الإنذارات المتعلقة بنشاط نظام الإنذار المبكر (SES) أصبحت متاحة للجمهور عبر نشرها على موقع arxiv.org . نُشر أحد هذه التقارير في 1 فبراير 2008، أي قبل أسبوعين من وقوع أكبر زلزال في اليونان خلال الفترة 1983-2011. وقع هذا الزلزال في 14 فبراير 2008، وبلغت قوته 6.9 درجة على مقياس ريختر ( _Mw ) . كما ورد وصف تقرير VAN في مقال نُشر في صحيفة إثنوس بتاريخ 10 فبراير 2008. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} ومع ذلك، اشتكى جيراسيموس بابادوبولوس من أن تقارير VAN كانت مُربكة وغامضة، وأن "لا أساس لأي من ادعاءات VAN بالتنبؤات الناجحة"، ^{[ 24 ]} ولكن تم الرد على هذه الشكوى في نفس السياق. ^{[ 25 ]}

في أبحاثه حول فيزياء البلورات، وجد الدكتور فريدمان فرويند أن جزيئات الماء المتضمنة في الصخور يمكن أن تتفكك إلى أيونات إذا تعرضت الصخور لإجهاد شديد. ويمكن لحاملات الشحنة الناتجة أن تولد جسيمات مشحونة كهربائيًا في ظل ظروف معينة. اقترح فرويند أن هذه التيارات قد تكون مسؤولة عن مؤشرات الزلازل، مثل الإشعاع الكهرومغناطيسي، وأضواء الزلازل، واضطرابات البلازما في طبقة الأيونوسفير. ^{[ 26 ]} تُعرف دراسة هذه التيارات والتفاعلات باسم إشارات الطاقة الكهرومغناطيسية الأولية أو فيزياء فرويند. ^{[ 27 ]}

يرفض معظم علماء الزلازل نظرية الدكتور فرويند القائلة بإمكانية رصد الإشارات الناتجة عن الإجهاد واستخدامها كمؤشرات تنبؤية، وذلك لثلاثة أسباب. أولًا، يُفترض أن الإجهاد لا يتراكم بسرعة قبل وقوع زلزال كبير، وبالتالي لا يوجد سبب لتوقع توليد تيارات كبيرة بسرعة. ثانيًا، بحث علماء الزلازل عن مؤشرات كهربائية موثوقة إحصائيًا، باستخدام سبعة أجهزة اختبار ميدانية قبل زلزال باركفيلد عام 2004، ولم يعثروا على أي منها. ثالثًا، يُفترض أن وجود الماء في قشرة الأرض سيؤدي إلى امتصاص أي جسيمات مشحونة قبل وصولها إلى السطح. ^{[ 28 ]}

كانت شركة QuakeFinder متخصصة في تطوير نظام لنشر أجهزة استشعار المجال المغناطيسي (مقياس المغناطيسية) بهدف إنقاذ الأرواح من خلال التنبؤ بالزلازل. ^{[ 29 ]} عملت الشركة كشركة مستقلة، مع امتلاكها حصة مسيطرة من شركة Stellar Solutions، وشملت تعاونًا بحثيًا طويل الأمد بين السيد توم بلير والدكتور فرويند. ^{[ 30 ]} نشرت الشركة شبكة من محطات الاستشعار لرصد النبضات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد، والتي اعتقد الفريق أنها قد تسبق الزلازل الكبرى. ^{[ 31 ]} أفادت التقارير أن مدى أجهزة الاستشعار يبلغ حوالي 16 كيلومترًا (10  أميال) من الجهاز إلى مصدر النبضات. ^{[ 32 ]} في عام 2016، أبلغت الشركة عن 125 محطة في كاليفورنيا، ^{[ 33 ]} وأبلغ زميلهم الباحث، الدكتور خورخي هيرود (الجامعة البابوية الكاثوليكية في بيرو) ، عن 10 مواقع في بيرو. ^{[ 34 ]} باستخدام هذه المجسات، نشر الدكتور هيرود نتائج خضعت لمراجعة الأقران، تفيد بأنه تمكن من تحديد موقع النبضات المرصودة من مواقع متعددة، وذلك لتحديد مصدرها. وأفاد الدكتور هيرود بأن النبضات رُصدت قبل وقوع زلزال وشيك بمدة تتراوح بين 11 و18 يومًا، ويمكن استخدامها لتحديد موقع وتوقيت الأحداث الزلزالية المستقبلية. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

ومع ذلك، وبقدر ما يتطلب التنبؤ القابل للتحقق إعلانًا علنيًا عن موقع ووقت وحجم حدث وشيك قبل وقوعه، فإن كلاً من QuakeFinder والدكتور هيرود لم يتنبأ بشكل قابل للتحقق بحدوث زلزال، ولم يصدروا تنبؤات متعددة من النوع الذي يمكن اختباره بشكل موضوعي من حيث الدلالة الإحصائية .

تشير الأبحاث الحالية إلى أن الغازات المذابة هي التي تخرج من المحلول عند تخفيف الضغط ثم تتأين لتوليد البصمات الكهربائية. ^{[ 37 ]}

في الشهر الذي سبق زلزال لوما بريتا عام 1989، بدأت قياسات المجال المغناطيسي للأرض عند ترددات منخفضة للغاية، والتي أجراها مقياس مغناطيسي في كوراليتوس، كاليفورنيا ، على بُعد 7  كيلومترات فقط من مركز الزلزال الوشيك، تُظهر زيادات غير طبيعية في السعة. قبل ثلاث ساعات فقط من الزلزال، ارتفعت القياسات إلى حوالي ثلاثين ضعفًا عن المعدل الطبيعي، ثم بدأت السعات بالتناقص تدريجيًا بعد الزلزال. لم تُشاهد مثل هذه السعات خلال عامين من التشغيل، ولا في جهاز مماثل يقع على  بُعد 54 كيلومترًا. وقد أوحى هذا التزامن الواضح في الزمان والمكان لكثير من الناس بوجود ارتباط بين هذه القياسات والزلزال. ^{[ 38 ]}

تم لاحقًا نشر أجهزة قياس مغناطيسية إضافية في شمال وجنوب كاليفورنيا، ولكن بعد عشر سنوات، وبعد عدة زلازل كبيرة، لم تُلاحظ إشارات مماثلة. وقد شككت دراسات أحدث في وجود صلة بين هذه الإشارات، وعزت إشارات كوراليتوس إما إلى اضطراب مغناطيسي غير ذي صلة ^{[ 39 ]} أو، ببساطة أكبر، إلى خلل في نظام الاستشعار. ^{[ 40 ]}

لم تجد دراسة أجريت على زلزال باركفيلد عام 2004 الذي خضع لمراقبة دقيقة أي دليل على وجود إشارات كهرومغناطيسية تمهيدية من أي نوع. ^{[ 41 ]}

أجرت دراستان حديثتان لكونستانتينوس إفتاكسياس وزملائه بحثًا حول المجالات المغناطيسية ذات التردد المنخفض جدًا (ULF) التي تسبق الزلازل الكبرى. ففي زلزال توهوكو عام 2011 ، أظهر إشعاع ULF سلوكًا حرجًا، ^{[ 42 ]} بينما في زلزال سيتشوان عام 2008 ، وجد الباحثون انخفاضًا في المجال المغناطيسي الأفقي ذي التردد المنخفض جدًا، والذي يمكن تفسيره أيضًا على أنه مظهر من مظاهر الحالة الحرجة. ^{[ 43 ] [ 44 ]}

قال البروفيسور كوسوكي هيكي من جامعة هوكايدو في اليابان إنه اكتشف بالصدفة تغير إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) قبل حوالي 40 دقيقة من زلزال توهوكو-أوكي عام 2011. وبمراجعة البيانات التاريخية لزلازل أخرى، وجد أن هذا الترابط نفسه حدث خلال حوادث أخرى. وأشار إلى أن إشارات نظام تحديد المواقع العالمي كانت ترصد تغيرات في مستويات المحتوى الإلكتروني الكلي (TEC) في طبقة الأيونوسفير خلال الساعة التي سبقت الزلزال. ^{[ 45 ] [ 46 ]}

رصد القمر الصناعي "الكشف عن الانبعاثات الكهرومغناطيسية المنبعثة من مناطق الزلازل"، الذي أنشأه المركز الوطني للدراسات الفضائية (CNES) ، ارتباطات قوية بين أنواع معينة من النشاط الكهرومغناطيسي منخفض التردد وأكثر المناطق نشاطًا زلزاليًا على سطح الأرض، كما أظهر إشارة حادة في كثافة الإلكترونات ودرجة حرارة الغلاف الأيوني بالقرب من جنوب اليابان قبل سبعة أيام من وقوع زلزال بلغت قوته 7.1 درجة هناك (في 29 أغسطس و5 سبتمبر 2004 على التوالي). ^{[ 47 ]}

كويكسات هو قمر صناعي نانوي لرصد الأرض ، يعتمد على ثلاثة أقمار صناعية مكعبة . صُمم ليكون بمثابة إثبات لمفهوم جمع إشارات التنبؤ بالزلازل ذات التردد المنخفض للغاية من الفضاء. الجهاز الرئيسي هو مقياس مغناطيسي مثبت في ذراع تلسكوبي بطول 0.6 متر. ولا يزال الأساس العلمي لهذا المفهوم محل جدل. ^{[ 31 ]}

إسبريا هي مهمة فضائية استوائية تُعنى أساسًا برصد أي إشارات تكتونية وما قبل زلزالية. وبشكل أعم، فقد اقتُرحت لتحديد البيئة الكهرومغناطيسية والبلازمية والجسيمية القريبة من الأرض، ولدراسة الاضطرابات وعدم الاستقرار في منطقة الانتقال بين الغلاف الأيوني والغلاف المغناطيسي . ولدراسة عمليات التحضير للزلازل والتأثيرات البشرية على سطح الأرض، أُجريت دراسة من المرحلة (أ) لصالح وكالة الفضاء الإيطالية . ^{[ 48 ]}

كان من المفترض أن يمتلك قمر الرادار الصناعي "DESDynI" (تشوه الجليد، وبنيته البيئية، وديناميكياته)، الذي أُلغي في مقترح ميزانية البيت الأبيض لعام 2012، القدرة على تحديد الإجهاد المرن في الصفائح التكتونية، وذلك من خلال الجمع بين رادار الفتحة التركيبية التداخلي ذي النطاق L وجهاز ليدار متعدد الحزم يعمل بالأشعة تحت الحمراء ، للكشف عن الإجهادات في سطح الأرض التي قد تؤدي إلى زلازل خطيرة. ^{[ 49 ] [ 50 ]}

اتفقت روسيا والمملكة المتحدة في عام 2015 على نشر قمرين صناعيين بشكل مشترك لقياس الإشارات الكهرومغناطيسية المنبعثة من قشرة الأرض قبل وقوع الزلازل. ويُقال إن المشروع قادر على "المساعدة في التنبؤ بالزلازل وربما إنقاذ آلاف الأرواح". ^{[ 51 ]}

تُعدّ الصين موقعًا آخر للبحوث الجارية، حيث خُطط لإطلاق قمر صناعي عام 2014، بهدف جمع بيانات عن ظواهر الغلاف الأيوني لمقارنتها بالظواهر الزلزالية الكهرومغناطيسية على سطح الأرض. وقد أكدت الدراسات الحديثة هذا الارتباط جزئيًا، إذ تبيّن أن ظواهر الغلاف الأيوني تسبق الظواهر الزلزالية ببضع ساعات إلى أيام. ومن شأن هذه الشبكة أن تُظهر ما إذا كانت هذه الظواهر الأيونية ناتجة عن ظواهر كهربائية أرضية. ^{[ 52 ]}

• التصوير المقطعي للمقاومة الكهربائية
• الاستقطاب المستحث
• مقياس المغناطيسية
• الطريقة الزلزالية الكهربائية
• التيار الأرضي
• طريقة VAN