Европейский спутник GOCE

В прошлом году в небольшом городке штата Висконсин (США) раздался странный «бум». Как выяснилось, то было маленькое землетрясение. И подобное не редкость. В начале лета 2001 года жители Спокана (штат Вашингтон) сообщали об аналогичном шуме, продолжавшемся с перерывами около пяти месяцев. Сейсмометры зарегистрировали тогда 105 толчков, причём два — с магнитудой 4,0. Некоторые из них не попадали в зону покрытия сейсмографическим оборудованием, поэтому локализовать их не удалось. Установка дополнительных датчиков показала: земля в июле тряслась прямо под городом.

И это повод задуматься. В 2011 году землетрясение в Крайстчёрче (Новая Зеландия) магнитудой всего 6,3 привело к огромному ущербу, так как эпицентр располагался очень близко к городу. В 2009 году в итальянской Л'Акуиле за серией небольших толчков последовало землетрясение той же магнитуды (6,3), погубившее сотни человек (и отправившее за решётку шестерых сейсмологов). Поэтому очень важно узнать, что именно происходит под Споканом. Группа исследователей из Геологической службы США и Сейсмографической сети Тихоокеанского Северо-Запада решила обратиться за помощью к спутникам.

Данные интерферометрических РЛС с синтезированной апертурой позволяют обнаруживать весьма небольшие изменения высоты поверхности земли, к которым, в частности, приводит смещение блоков земной коры во время землетрясений. Сведения, собранные спутниками Европейского и Канадского космических агентств, указывают на движение вдоль разлома к северо-востоку от центра города. Несмотря на то что на землю смотрели из космоса, удалось зарегистрировать сдвиг около 15 мм.

Компьютерное моделирование показало, что данные наблюдений соответствуют неглубокому землетрясению с эпицентром всего в 0,3–2 км под поверхностью. Один блок толкает вверх другой, и тот сдвинулся уже на 45 мм.

Признаки разлома за пределами города неубедительны. Паводковые воды из древнего ледникового озера Миссула стёрли все его следы. Разлом, однако, есть и на другой стороне города, и, возможно, они являются ответвлениями друг друга.

Сейсмологам предстоит больше узнать о структуре разлома и о том, почему он неспокоен. Если вам неизвестно давление в разломе, вы не сможете оценить силу возможного землетрясения.

Что же касается шума, то он присущ не только лёгким толчкам. В 2011 году японское землетрясение Тохоку-Оки магнитудой 9,0 тоже звучало — да так, что шум зарегистрировали на высоте 270 км.

Европейский спутник GOCE создавался для других целей. По сути, это гигантский акселерометр, способный на невероятно точное измерение силы тяжести. Обычно он используется для исследования таких процессов, как циркуляция океана и таяние ледовых щитов. Но группа учёных из Франции и Нидерландов решила найти все без исключения спутниковые данные, связанные с землетрясением в Японии. И она искала не сведения об изменениях поверхности Земли, а информацию об инфразвуковом сигнале, достигшем спутников.

И действительно, акселерометр GOCE среагировал на слабый эффект акустической волны, прошедшей через него. Более того, поскольку орбита спутника, строго говоря, находится в пределах атмосферы, он смог уловить колебания плотности воздуха, вызванные прохождением звуковых волн. Точность показаний зонда зависит от пребывания на чётко определённой высоте с заданной плотностью воздуха, и эти колебания привели к запуску двигателей: автоматика решила, что спутник сбился с орбиты.

Поэтому GOCE может претендовать на звание первого орбитального сейсмометра. Он показал, что возможен иной способ изучения атмосферных явлений, связанных с землетрясениями, — например, возмущений в ионосфере, способных помешать работе систем GPS.

Результаты исследований опубликованы в Journal of Geophysical Research — Solid Earth и Geophysical Research Letters.