测辐射 知地震

科学家已经在大地震前探测到电磁异常，例如2011年袭击日本的9级地震。

资料来源:美国海军照片

当地震学家被问及何时能预测地震时，他们的回答通常是这样的:在遥远的未来和不可能之间的某个时刻。尽管近年来出现了一些有希望的线索，但地震预测的历史上充斥着各种各样的错误开始和伪科学。然而，一些科学家认为，地壳在破裂前可能会以地下和大气中电磁辐射异常的形式给出线索，这些异常可能会在地震前几分钟到几天内发生。最近，在旧金山举行的美国地球物理学会秋季会议上，研究人员分享了他们对这些现象越来越多的了解，以及他们可以用来预测致命地震的方法。

日本北海道大学的地球物理学家佐木康介(Kosuke Heki)开始对地震预测感兴趣，因为他发现，在2011年9级地震前约40分钟，该国东北部地区带电大气的最外层电离层的总电子含量增加了。他一直在使用全球定位系统数据来研究电离层对地震的反应。这种现象发生在地壳的突然运动被反射到大气中的时候。电离层扰动将阻碍全球定位系统卫星和接收器之间的通信，在特定的无线电频率上留下研究人员可以识别的标记。

2011年，Heki也对电磁前兆表示怀疑。然而，从那以后，他利用全球日益增多的全球定位系统台站阵列，在其他9次大地震前证实了类似的信号。赫基说，现在他相信真的发生了一些事情:“眼见为实。”

然而，科学家们尚未就地壳产生电磁信号的机制达成一致。美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的资深科学家、加州圣何塞州立大学的物理学副教授弗雷德曼·弗罗因德说，有一种观点认为，在地震逐渐积累的过程中，岩石受热或受压时会产生正电荷。"当你向岩石施压时，它就变成了电池."弗罗因德说，“当然，这不是你在车里发现的那种化学电池，而是一种能产生电子和空穴的新型半导体电池。”

这些空穴是来自被称为过氧键的分子缺陷的正电荷。过氧化物键出现在大多数结晶岩石中，意味着两个氧原子结合在一起，而不是硅或其他元素。在高温高压下，过氧键断裂，从邻近的原子吸收电子，留下带正电荷的空穴。这有一个连锁效应:电子流向过氧缺陷，然后大量正电荷流失到表面或更远的地方。

对于岩石，弗罗因德说，“你对它们施加压力越快，电流就越大。”他认为，这种机制可以解释地震前观察到的大量奇怪事件，例如从地面发出的神秘光线和所报道的指南针指针摆动的迹象。这种正电荷也可能扩散到大气中，触发Heki等人看到的电离层扰动，尽管这种现象发生的确切方式尚不清楚。

弗劳德和他的合作者，包括圣何塞州立大学的物理学家约翰·斯科维尔，已经在实验室试验中证明了岩石的半导体行为。他们把一个90公斤重的物体扔在一块大火成岩上。虽然实验中产生的电磁脉冲比地震前观察到的要短，也要弱，但斯科维尔将其归因于规模上的巨大差异。"我们无法再现地震期间地下活跃的岩石数量。"

然而，他们在实验室里看到的脉冲和在野外观察到的脉冲形状是一样的。会上，秘鲁罗马天主教大学的豪尔赫·赫劳报告说，他的团队在最近叶利马附近的地震前两周，使用一对专用于寻找地震前兆的地面磁强计探测到了磁脉冲。

尽管磁强计可以从地表岩石中识别出前兆信号，但它们有一个主要缺陷:它们必须位于震中100公里以内。这就是为什么意大利国家地球物理和火山研究所的研究主任安杰洛·德·森蒂斯峰和其他人转向卫星来获得地震前大气中发生的事情的全球视图。通过一个名为“地震研究采集”的新项目，德桑蒂和他的同事将把2013年发射的欧空局“蜂群”卫星的数据与传统地震监测设备(如地震仪和全球定位系统)的数据进行匹配。

德·森蒂斯峰说，他们的目标是首先了解地壳和大气之间的联系。"如果你了解这一物理现象，预测地震的概率将会翻倍."他们还将研究过去发生的地震，以确认已知断层之前的任何模式，然后研究这些相同的模式是否会在未来的地震之前发生。在这次会议上，他们已经报告说，在2014年智利伊基克地震和最近的尼泊尔地震之前发现了电离层异常。(宗华)

中国科学新闻(2016-006第三版国际版)

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