為了產(chǎn)生風(fēng)暴震，大規(guī)模風(fēng)暴必須出現(xiàn)在具有正確地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地區(qū)。例如，2009年的一張衛(wèi)星圖像顯示，颶風(fēng)比爾經(jīng)過新英格蘭近海的喬治沙洲時引發(fā)了風(fēng)暴震。
除了往來車輛的隆隆聲、鳥的啁啾聲和樹葉的沙沙聲之外，地球也一直在發(fā)出聲響。這一地質(zhì)交響樂由覆蓋地球近四分之三的海洋“演奏”，但追蹤這一海洋交響樂的個別樂章長期以來卻一直是一個挑戰(zhàn)。
最近，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種以前不為人知的地震現(xiàn)象，并將其命名為風(fēng)暴震。在本周的《地球物理研究通訊》中，研究者對這類地質(zhì)事件進(jìn)行了描述，風(fēng)暴震是大規(guī)模風(fēng)暴所蘊(yùn)含的巨大能量產(chǎn)生的地震波脈沖，可以橫跨大陸，輻射數(shù)千公里。
哥倫比亞大學(xué)專門研究異常地震的地震學(xué)家Goran Ekstrom稱：“我對他們發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象感到驚訝?！?科學(xué)家認(rèn)為大規(guī)模風(fēng)暴會產(chǎn)生長時間混亂的隆隆聲，這種聲響通常起源于海岸線。不過，在這項(xiàng)新的研究中，研究小組從每一次風(fēng)暴震中都發(fā)現(xiàn)了不連續(xù)的“震動”，而且可以追溯到風(fēng)暴震的離岸起源。
最新發(fā)現(xiàn)與最近的一些研究都采用了新方法，嘗試對地球上不斷增加的地震儀網(wǎng)絡(luò)所記錄的噪音進(jìn)行分類。這些信號可幫助科學(xué)家更好地了解我們周圍的世界，從破譯地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)到追蹤海洋或冰的動態(tài)變化，甚至監(jiān)測氣候變化。
新研究的負(fù)責(zé)人、佛羅里達(dá)州立大學(xué)的地震學(xué)家Wenyuan Fan說，很多這樣的信息之前在我們的地震數(shù)據(jù)中都被當(dāng)作噪音丟棄，但現(xiàn)在科學(xué)家們意識到這些“噪音”或許能為環(huán)境事件提供有用的記錄。
“我們只是不知道去哪里尋找，以及尋找什么，”他說。
尋找風(fēng)暴震
與許多科學(xué)進(jìn)展一樣，風(fēng)暴震也是偶然發(fā)現(xiàn)的。2018年夏天，F(xiàn)an和同事開發(fā)了一種方法來研究所謂的超低頻地震。當(dāng)?shù)卣鹗沟厍虮砻媪验_時，我們通常想到的是突然的劇烈震動，但超低頻地震則不是。相反，這些地震震動地表時會發(fā)出低頻的顫音，人類在不借助儀器的情況下檢測不到。地質(zhì)學(xué)家可以通過地震產(chǎn)生的地震波來識別這些地質(zhì)事件，地震波則可通過被稱為地震儀的敏感儀器捕獲。
“地震儀本質(zhì)上就像是按壓在地面上的小耳朵，” 地震學(xué)合作研究協(xié)會的地震地質(zhì)學(xué)家Wendy Bohon解釋道，她沒有參與新研究。這些設(shè)備可以捕捉到各種各樣的振動信息，從喧鬧的體育愛好者跳上跳下，到頭頂飛過的飛機(jī)，再到遙遠(yuǎn)的地震震動地面，不一而足。
然而，我們很難追蹤遙遠(yuǎn)的超低頻地震，因?yàn)椴煌牡卣饍x記錄的這些事件的震動看起來并不總是相同，F(xiàn)an說。因此，他和團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新的追蹤方法，將來自較小區(qū)域的信號拼接起來，就像一個地震拼圖。不過，在這個過程中，出現(xiàn)了一系列不同尋常的事件，它們看起來像，但又不完全像Fan所探索的風(fēng)暴震。
令人驚訝的是，這類地質(zhì)事件是季節(jié)性的，從未在5月到8月之間發(fā)生。然而，從不斷移動的地殼中釋放能量的地震通常對季節(jié)的變化并不敏感。此外，這類奇怪的地震在北美的東西海岸都可能發(fā)生。美國西海岸發(fā)生地震很常見，因?yàn)槲骱０侗椴贾┲刖W(wǎng)一樣的轉(zhuǎn)換斷層，但東海岸基本上沒有地震發(fā)生所需的地質(zhì)條件。
困惑的Fan和其團(tuán)隊(duì)于是求助模型來弄清楚究竟是怎么回事。突然間，他們發(fā)現(xiàn)了其中的聯(lián)系：許多這類地震與大規(guī)模風(fēng)暴甚至颶風(fēng)同時發(fā)生。研究團(tuán)隊(duì)主要通過從遍布美國的地震儀網(wǎng)絡(luò)EarthScope’s USArray挖掘數(shù)據(jù)，并從2006年至2015年的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了14077個類似的地震事件。
風(fēng)暴震的形成
不是每一場大風(fēng)暴都會產(chǎn)生風(fēng)暴震，無論其造成的后果多么可怕。例如，在颶風(fēng)桑迪期間，盡管某些地區(qū)的陣風(fēng)速度高達(dá)每小時145公里，但研究者并未尋找到這類信號。實(shí)際上，引發(fā)一場風(fēng)暴震似乎需要特定的地質(zhì)條件。
首先，這類地震通常發(fā)生在大陸架較寬的地區(qū)，大陸架是海岸附近的大陸的水下部分，一般較淺。Fan解釋說，這可能會讓來自風(fēng)暴震的海浪有時間增強(qiáng)。大多數(shù)由風(fēng)引起的海浪產(chǎn)生的信號頻率高于風(fēng)暴震，后者的周期為20到50秒。不過，較寬的大陸架使波浪有更多時間相互作用，甚至延伸成頻率更低的波浪。
劇烈的地震似乎也只出現(xiàn)于海岸附近。這些平緩的水下山丘可以集中能量，因此來自海浪的壓力就會傳遞到地面，進(jìn)而形成一致的擺動——就像錘子敲擊海洋一樣，F(xiàn)an說。
不過，這項(xiàng)研究的審稿人之一Ekstr?m稱，研究者需要進(jìn)行更深入的研究，以便弄清楚這些離散的能量脈沖背后的機(jī)制。
風(fēng)暴震應(yīng)用展望
Fan和同事們希望繼續(xù)探索這些奇怪的地震背后的機(jī)制。現(xiàn)在，研究者已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)開展這項(xiàng)研究，Bohon很高興看到其他領(lǐng)域的科學(xué)家也能為新研究做出貢獻(xiàn)。
“這項(xiàng)研究為增添地球運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制的新信息奠定了基礎(chǔ)，”她說。
Fan和同事希望風(fēng)暴震可以幫助未來的研究者更好地認(rèn)識海洋動力學(xué)甚至地球結(jié)構(gòu)。科學(xué)家們已經(jīng)可以像行星x射線一樣利用更傳統(tǒng)的地震，以追蹤地震波來認(rèn)識地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
斯克里普斯海洋研究所的地球物理學(xué)家Jonathan Berger說，在風(fēng)暴震中發(fā)現(xiàn)的低頻波無法提供有關(guān)地球內(nèi)部最清晰的信號。不過，這些地質(zhì)事件可能有助于填補(bǔ)某些地區(qū)的記錄空白，比如地震較少的新英格蘭地區(qū)。
或許還有其它應(yīng)用等待研究者的發(fā)現(xiàn)。Bohon說：“科學(xué)家天生就是充滿創(chuàng)造力的一類人，誰知道有靈感的年輕學(xué)生會利用這些發(fā)現(xiàn)去做什么呢。”
【科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的地震現(xiàn)象——風(fēng)暴震】相關(guān)文章：
★ 考古學(xué)家英國發(fā)現(xiàn)巨石陣孿生兄弟巨木陣
★ 我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)柯石英 為隕石坑的撞擊提供證據(jù)
★ 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)火星熔巖被毀 表明曾發(fā)生洪災(zāi)
★ 考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)埃及艷后妹妹遺骸
★ 科學(xué)家證實(shí)在銀河系中心存在一個巨大黑洞
★ 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)年輕版地球 極有可能存在生命
