Modeli predviđanja potresa za sad su u vrlo ranoj fazi razvoja i trenutačno su još daleko od operativne primjene. Znanstvenici pritom povezuju velik broj različitih prirodnih pojava koje bi mogle vremenski i/ili prostorno korelirati s pojavom potresa (po mogućnosti, prije njih) i na taj način poslužiti za uspješnije predviđanje trenutka i lokacije potresa. Napori na ovom polju mogli bi se mnogostruko isplatiti jer bi u slučaju pojave pouzdanijih modela za predviđanje potresa bilo u mogućnosti unaprijed evakuirati pogođena područja i na taj način spasiti mnoge živote i sačuvati ponešto materijalnih dobara. Na MeteoAdriaticu smo pisali već o nekim predznacima potresa koji bi se mogli iskoristiti u budućim modelima za predviđanje potresa:

Izvinite, a kad će potres?
Potresi su tema koja u javnosti nekako postane aktualna samo onda kad se dogode, nakon što postanu praktično zaboravljeni u dugim periodima seizmičke neaktivnosti. U posljednje smo vrijeme svjedoci nekih intenzivnih epizoda potresa u regiji, počevši primjerice od razornih M=6+ potresa u Italiji iz 2016. preko također M=6+ u Albaniji 2019., zagrebačkog M=5.5 iz 2020., […]

U trenutku pisanja ovog teksta, posljednji razoran potres M=6.3 koji je pogodio regiju dogodio se 29. prosinca 2020. s epicentrom u blizini Petrinje i nažalost je uzrokovao ljudske žrtve uz goleme materijalne štete. Ovo je stoga prilika da ukažemo na još jednu moguću poveznicu koja se u najnovije vrijeme počinje istraživati, a riječ je o utjecaju Sunca na dinamiku litosfere i da pritom analiziramo jesu li izmjereni podaci Sunčeve aktivnosti u skladu s tom teorijom u slučaju Petrinjskog potresa.

Najprije malo teorije. Odmah u početku treba razjasniti pomalo agresivan naslov ovog teksta – potres naime ne može biti uzrokovan izravno Sunčevom olujom u smislu da sa Sunca dođe dovoljno energije koja se na Zemlji manifestira kao potres. Umjesto toga, Sunčeva oluja potencijalno može biti okidač za potres, ako pritom već postoje svi drugi uvjeti, u prvom redu sile naprezanja u litosferi koje su blizu granice popuštanja. Kad smo to rasčistili, idemo vidjeti kakva je to moguća povezanost Sunčevih oluja i potresa. Sunčeve oluje nastaju kad sa površine Sunca u prostor krene velika količina energije, izbačena uslijed prenaprezanja i posljedičnog “pucanja” magnestkog polja na Suncu. Tad se sa površine Sunca u prostor izbaci velika količina plazme koja putuje velikom brzinom kroz prostor i do Zemlje stigne u prosjeku za jedan do tri dana, ali zavisno o brzini kretanja to može biti i nešto brže, i nešto sporije. Takav događaj naziva se coronal mass ejection (CME), a plazma se sastoji od električno nabijenih čestica (protoni, elektroni te alfa čestice) – vidi wikipedia, te se na Zemlji očituje na različite načine kao što su npr. poremećaji Zemljinog magnetskog polja, pojava polarne svjetlosti, poteškoće u satelitskim komunikacijama itd, a u slučaju jakih oluja moguće su i štete na elektrodistribucijskoj mreži i sličnoj kabelskoj infrastrukturi.

Ideja o utjecaju Sunčevih oluja na potrese nije nova, a prvi ju je dao još u 19. stoljeću astronom Rudolf Wolf. No, tek s konstantnim intrumentalnim praćenjem aktivnosti Sunca pomoću satelita te s dovoljno rasprostranjenom mrežom seizmičkih mjerenja, moguće je bilo odrediti točnije postoji li povezanost događaja iz Svemira i potresa na planeti.

Zadnji velik rad objavljen na tu temu datira iz 2020., autora Marchitelli et al. i naslova “On the correlation between solar activity and large earthquakes worldwide”. Rad je objavljen u vrlo jakom časopisu Scientific Reports, koji je 7. najcitiraniji znanstveni časopis na svijetu, što mu daje veliku težinu. U radu se predstavljaju rezultati statističke analize podataka u periodu od 20 godina, koji pokazuju analizu moguće povezanosti gustoće protona koji pristižu sa Sunca (proton density) i vremenske distribucije potresa u istom razdoblju. I premda su neki prethodni slični znanstvenici pokazali da korelacije nema, Marchitelli i suradnici su odlučili provjeriti ima li korelacije između gustoće protona sa Sunca i onih najjačih potresa, ignorirajući slabije. Pritom su uzeli samo potrese jače od M=5.6. Pokazalo se je, s vrlo velikom vjerojatnošću da korelacija nije slučajna, da ona postoji, i da pritom povećanje gustoće protona prethodi povećanju vjerojatnosti nastanka jakih potresa za 1 dan.

Povezanost gustoće protona i pojave potresa unutar 24 sata pokazala se najveća upravo za najjače potrese (M>8.0). Izvor: Marchitelli et al. (2020)

Do slične povezanosti došli su primjerice i Cataldi et al. (2017), koji povezuju potrese iz središnje Italije u 2016 (M=6.1 i M=6.6), sa prethodećim povećanjem gustoće protona u međuplanetarnom prostoru.

Moguće objašnjenje za ovakvu povezanost je sljedeće, a koje su ponudili Marchitelli et al. S obzirom da je riječ o električno nabijenim česticama, a koje utječu i na magnetsko polje Zemlje, špekulira se da bi promjena električnog naboja u tlu mogla izazvati unutarnje vibracije i/ili rezonancije u litosferi, slično kao što vibrira zavojnica oko magneta zvučnika kad joj se dovodi električni napon (piezoelektrični efekt). Te mikrovibracije bi mogle biti dovoljne da pokrenu potres ako postoji snažno naprezanje tektonskih ploča koje je vrlo blizu graničnog, tj. kojemu treba samo mala pobuda da čvrstoća materijala/trenja popusti pod silama i pokrene proces klizanja tektonske ploče.

I sad dolazimo do potresa kod Petrinje. Kratko smo analizirali solarne parametre koji su prethodili trenutku potresa, kako bi vidjeli jesu li u skladu sa spomenutom teorijom. Na sljedećoj slici prikazani su izmjereni podaci u zadnjih 30 dana sa NASA-inog satelita STEREO. Gornji graf na slici (zeleni) prikazuje gustoću protona u kubičnom centimetru prostora, a aktualni plot se može pronaći ovdje. Bijelom vertikalnom linijom prikazali smo trenutak M=6.3 potresa kod Petrinje.

Izmjereni podaci sunčevog vjetra u međuplanetarnom prostoru tijekom prosinca 2020. pomoću satelita STEREO. Gornji zeleni plot je gustoća protona u kubičnom centimetru prostora.

Sa slike je vrlo jasno uočljivo povećanje gustoće protona dan ranije (označeno na slici kao “Povećanje PD”, s maksimumom pred kraj 28. prosinca, te se potres dogodio unutar 24 sata od tog događaja, što je u skladu s rezultatima prikazanima u radu Marchitelli et al. (2020). Možemo li time zaključiti da je potres kod Petrinje uzrokovan Sunčevom olujom? Naravno da bez prisutnih drugih nužnih uvjeta kao što je naprezanje tektonskih ploča na rasjedu ni uz kakvu Sunčevu oluju do potresa ne bi došlo. No postavljaju se dva pitanja o kojima je moguće špekulirati: (1) je li se potres kod Petrinje dogodio baš taj dan upravo na poticaj Sunčeve oluje, tj. bi li se dogodio u nekom drugom trenutku da tome nije prethodila povećana aktivnost Sunca baš tad, i (2) je li potres bio dodatno potenciran Sunčevom aktivnošću, odnosno, bi li bio slabiji da mu nije prethodila povećana aktivnost Sunca?

S obzirom da je ovo vrlo nova veza kojom se bave znanstvenici, mnogo toga ostaje nepoznanica u ovom trenutku, i prikazano iznad je manje više i sve što se zna o tome. Budući radovi na temu će svakako nastojati dati odgovore na brojna pitanja, ponajprije rastumačiti točan mehanizam koji bi objasnio interakciju Sunčevih oluja i dinamike litosfere na Zemlji. Nadamo se da će znanstveni napori u tom smjeru jednog dana dovesti do mogućnosti mnogo pouzdanijeg predviđanja pojave najrazornijih potresa, iako treba naglasiti da ova veza ne bi ništa mogla reći o lokaciji potresa na Zemlji; najviše što bi njome mogli dobiti je predviđanje vjerojatnosti pojave potresa negdje na Zemlji unutar otprilike 24 sata od značajnog povećanja gustoće protona koji pristižu sa Sunca.