תקופה של תנועה איטית וזוחלת ללא כל רעד עשויה להיות הקדמה הכרחית, מציע מחקר חדש.
המחקר, שהיה על היסודות של איך חומרים נקרעים, התמקד בסדקים המתפתלים דרך יריעות פלסטיק במעבדה. אבל הניסויים חשפו כמה פיזיקה בסיסית של איך שברים עובדים - במיוחד איך הצטברות של חיכוך בממשק של שני גופים הופך לקרע פתאומי. והממצאים האלה חלים על רעידות אדמה בעולם האמיתי, אמר מחבר המחקרג'יי פינברג, פיזיקאי באוניברסיטה העברית בירושלים.
"החומר המרכיב את לוחות המגע לא יהיה משנה", אמר Fineberg ל- Live Science. "אותו תהליך פיזי יתרחש בשני המקרים - קפיץ הנפץ של הלוחות הכפופים ישתחרר באותו אופן".
רעידות אדמה נוצרות כאשר שני לוחות טקטוניים הנעים זה כנגד זה נתקעים, ומאפשרים לתקלה לבנות מתח. "הלוחות נלחצים יותר ויותר על ידי הכוחות המנסים להזיז אותם, אבל הם תקועים בחלק השביר של הממשק שמפריד ביניהם", אמר פינברג. לקטע השביר הזה, שאינו מתעוות בתגובה ללחץ, יש עובי סופי והוא מה שנשבר במהלך רעידת אדמה.
"תהליך השבר לא קורה בבת אחת. ראשית, צריך ליצור סדק", אמר פינברג. כאשר הסדק הזה מגיע לגבולות הממשק השביר, הסדק הזה מואץ במהירות למהירויות הקרובות למהירות הקול. זה מה שגורם לכדור הארץ לרעוד.
"השאלה היא איך הטבע יוצר את הסדק שהופך לאחר מכן לרעידת אדמה?" פיינברג.
Fineberg ועמיתיו חקרו את השאלה בשילוב של מתמטיקה תיאורטית וניסויי מעבדה. הם משחזרים שברים דמויי רעידת אדמה במעבדה עם בלוקים העשויים מחומר תרמופלסטי בשם פולימתיל מתאקרילט, הידוע יותר בשם פרספקס. החוקרים מהדקים יריעות פרספקס יחדיו ומפעילים כוח גזירה, או צדדי, בדומה לאלה שנמצאו בתקלה מחליקה כמו זו של קליפוניה.. למרות שהחומרים שונים, המכניקה של השבר זהה.
ברגע שמתחיל סדק, הוא מתנהג כמו קו חד-ממדי קורע את החומר. פיינברג והצוות שלושלפני היווצרות הסדק, החומר מפתח מעין שלב מבשר הנקרא חזית גרעין. חזיתות הגרעין הללו - זרעי הסדקים - נעות דרך החומר, אך הרבה יותר לאט מאשר סדקים סטנדרטיים. לא היה ברור איך הזרע הזה יכול לעבור במהירות לשבר שנע במהירות.
פינברג ועמיתיו היו מבולבלים לגבי איך זה יכול להיות. עם שילוב של ניסויי מעבדה וחישובים תיאורטיים, הם הבינו שהם צריכים עדכון מתמטי: צריך לעצב את חזיתות הגרעין בדו-ממד, לא בדו-ממד.
במקום לחשוב על סדק כעל קו המפריד שבור מחומר לא שבור, אמר פיינברג, דמיינו את הסדק כטלאי שמתחיל במישור שבו נפגשות שתי "צלחות" זכוכית פרספקס. האנרגיה הדרושה כדי לשבור חומר חדש בגבול התיקון קשורה להיקף התיקון: ככל שההיקף גדל, כך גדלה האנרגיה הנדרשת לחומר חדש להיסדק.
זה אומר שהטלאי זז לאט ועדיין לא גורם לשבר מהיר שייצור את הגלים הסיסמיים ותנועת רעד לאחר מכן הקשורה ברעידת אדמה. בעוד שההאצה המהירה של סדק סטנדרטי ומהיר משחררת אנרגיה קינטית לחומר שמסביב, התנועה האיטית של התיקון הראשוני לא משחררת שום אנרגיה קינטית לסביבתו. לכן, תנועתו ידועה כ"אסיסמית".
עם זאת, בסופו של דבר, התיקון מתרחב אל מחוץ לאזור השביר שבו נפגשים שני הלוחות. מחוץ לאזור זה, האנרגיה שנדרש כדי לשבור חומר חדש כבר לא גדלה עם גודל האזור השבור, ובמקום איזון אנרגיה, יש כעת עודף אנרגיה שצריך לאן ללכת.
"האנרגיה הנוספת הזו גורמת כעת לתנועה הנפיצה של הסדק", אמר פינברג.
הממצאים, שפורסמו ב-8 בינואר בכתב העת, להראות כיצד זחילה איטית לפני סדק יכולה לעבור במהירות לרעידת אדמה, אמר. תיאורטית, אם אפשר למדוד תנועה אסימית לפני קרע - על קו שבר, למשל, או אפילו באובייקט מכני כמו כנף של מטוס - אולי אפשר היה לחזות שבירה לפני שהיא מתרחשת. זה עשוי להיות מסובך בתקלות בעולם האמיתי, שרבות מהן עוברות זחילה אסימית לאורך תקופות זמן ארוכותמבלי לשחרר רעידות אדמה.
אף על פי כן, Fineberg וצוותו מנסים כעת לזהות סימנים של המעבר מאסייסמי לסיסמי בחומרי המעבדה שלהם.
"במעבדה, אנחנו יכולים לראות את הדבר הזה מתפתח ואנחנו יכולים להקשיב לרעשים שהוא משמיע", אמר פינברג. "אז אולי נוכל לחשוף מה אתה לא באמת יכול לעשות בתקלה אמיתית, כי אין לך מידע מפורט על מה שעושה רעידת אדמה עד שהיא מתפוצצת".
