В Турции и Сирии после землетрясения 6 февраля продолжают разбирать завалы и извлекать тела погибших. В одной только Турции на 22 февраля число жертв достигло 41156 человек.

Правоохранительные органы выясняют, кто виновен в строительстве без сейсмического надзора. Обвинения выдвинуты против недобросовестных застройщиков и архитекторов, газеты публикуют их фотографии. Количество заведенных по этим фактам коррупции уголовных дел перевалило далеко за сотню. А посреди зоны сплошных разрушений стоит мало пострадавший городок Эрзинь – по свидетельству жителей, один за другим мэры выступали против многоэтажного строительства и не брали взяток за «удешевление» проектов.

Город Хатай в Турции после землетрясения. Фото: Ercan Arslan / Depo Photos / ABACAPRESS.COM / TASS

Тем временем о случаях других землетрясений в разных уголках земли сообщают чуть ли не ежедневно.

Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института физики Земли РАН Алексей Дмитриевич Завьялов рассказывает об истории изучения землетрясений, как создается научный прогноз, насколько он точен, что находится у нас под ногами и как люди пытаются застраховаться от катастроф. А еще парадоксально – о вреде искусственного интеллекта для науки.

Алексей Завьялов. Фото: ifz.ru

– Поскольку даже для науки катастрофические землетрясения – пока явление неожиданное, для людей малообразованных они остаются доказательством существования высших сил – как кара или испытание, посланное небесами…

– А для меня это доказательство того, что наша планета живая. Жить на ней мы можем вполне комфортно, но надо учитывать процессы в недрах этого огромного организма. Землетрясение – это результат перемещения тектонических плит и блоков относительно друг друга. А перемещаются они за счет конвективных процессов (вид теплообмена. – Ред.) в подогреваемой мантии, которая лежит намного глубже.

И если вдруг когда-то перестанут извергаться вулканы, происходить цунами, землетрясения и вообще природные катаклизмы, люди поймут, что Земля умерла. Ее внутреннее тепло дает нам гораздо больше, чем кажется обывателю. Многие считают, что достаточно солнечного света. Нет, сама Земля тоже обогревает всех нас, распределение тепловых потоков по поверхности планеты изучает целая наука – геотермика. И на холодном камне жить будет неуютно. Человечеству придется искать другую «живую» планету. Найдем ли?

– Но пока Земля жива… В связи с тяжелыми разрушениями и жертвами в Турции и Сирии общество немедленно связало с этим землетрясением без перерыва последовавшие подземные толчки в акватории Байкала (магнитуда 5,9), в Румынии (магнитуда 5,2), Новой Зеландии (магнитуда 6), на Филиппинах (магнитуда 6,1), на Курилах, Камчатке… Это просто совпадение, и испуганное человечество бросилось искать причинно-следственные связи? Действительно ли все эти толчки взаимосвязаны?

– По моему мнению, особо мощные сейсмические события в истории могут оказывать влияние на возникновение новых очагов недалеко от своего эпицентра, а уровень воздействия убывает, скорее всего, согласно квадрату расстояния. Связывать далекие события некорректно. По статистике, накопленной за 123 года инструментальных наблюдений, землетрясения магнитудой более восьми происходят на планете в среднем раз в год, магнитудой 7-7,9 – 17 в год, магнитудой 6-6,9 – около 130 в год, магнитудой 5-5,9 – около полутора тысяч. То есть перечисленные вами землетрясения укладываются в норму и настолько статистически вероятны, что связывать их затруднительно.

Турецкий город Антакья после землетрясения. Фото: AP Photo / Unal Cam / TASS

– Зависит ли результат наблюдения сейсмического события одинаковым оборудованием от расстояния между наблюдателем и эпицентром? Все ученые на Земле получают одинаковые данные?

– Проблема метрологической поверки сейсмологической аппаратуры существует. Если она решена, то дистанция для наблюдателя особого значения не имеет. Сегодня упругие сейсмические волны от землетрясений регистрируются и обрабатываются уже в цифровом виде, а не в аналоговом, как было раньше.

А вот для обработки используются национальные компьютерные программы, которые на выходе могут давать неодинаковые результаты.

Существуют различные методики и подходы в определении и интерпретации важнейших результатов. Кроме того, сигналы в разных странах снимаются с приборов не всегда одинаково. Играет роль и профессионализм интерпретатора.

В целом же все ученые оперируют корректными результатами наблюдений одних и тех же событий. Но самое главное, что существует обмен сейсмическими данными во всей мировой сети сейсмических станций. И российские ученые используют для составления картины о произошедшем землетрясении не только свои результаты, а данные со всего мира. Геофизическая служба Российской академии наук, определяя положение эпицентра и магнитуду турецкого землетрясения 6 февраля 2023 г., пользовалась данными с нескольких десятков зарубежных сейсмических станций.

Международное сотрудничество в этой сфере давно налажено, прозрачно и надежно. Кроме того, Россия участвует в системе сейсмологического контроля за проведением подземных ядерных взрывов. Штаб-квартира этой организации находится в Вене. Там работают и ученые из нашей страны.

– Как давно наука взялась за исследование землетрясений?

– Первый тип такого параметра, как магнитуда, предложил один из патриархов мировой сейсмологии – американский ученый Чарльз Рихтер в середине 30-х годов прошлого века. Это оказалось куда удобнее, чем высчитывать энергию землетрясения в джоулях. Причем эту характеристику он заимствовал из астрофизики, где так с использованием понятия магнитуды оценивают яркость небесных объектов. Эта магнитуда носит название локальной магнитуды, или магнитуды по Рихтеру. Сегодня существует уже несколько способов определения магнитуды, основанных на различных параметрах сейсмограммы – записи колебаний на сейсмической станции.

– Сейсмическая волна после землетрясения огибает земной шар. Случается, что и не один раз. А существует предельная глубина для очага землетрясения?

– Волны распространяются по всему объему земного шара. Но самый глубокий очаг землетрясения зафиксирован на глубине 720 км. Глубже за историю инструментальных сейсмологических наблюдений не бывало. Ну а самые неглубокие очаги могут находиться буквально на самой поверхности Земли.

Сейсмограмма землетрясения. Фото: Википедия

– А что находится ниже 720 км?

– Чем глубже, тем выше температура в недрах Земли. Человечество заметило это, когда появились первые шахты. Позднее в науке появился новый параметр – температурный градиент по глубине. Все механизмы в очагах землетрясений на глубинах до 150 км хорошо коррелируют с разработанными в наше время математическими моделями в разделе механики сплошных сред.

О процессах ниже 150 км наука имеет не слишком точное представление. Там ведь уже и породы не хрупкие, а скорее вязкие из-за давления и температуры. Породы меняют свой состав, и существует несколько теорий о природе глубоких, глубокофокусных, как мы их называем, землетрясений.

В том числе, предложена теория фазового перехода. Это когда вызванное давлением и температурой изменение в структуре вещества приводит к резкому изменению его объема.

Но нет уверенности, что применение наших математических моделей к землетрясениям на таких глубинах корректно.

Такие глубокие землетрясения чаще всего происходят в зоне тихоокеанского сейсмического кольца, например, в районе островов Тонга и Вануату. В мае 2013 года произошло очень глубокое землетрясение с глубиной очага 610 км под дном Охотского моря. Магнитуда его была 8,3. Это очень сильное землетрясение. В Петропавловске-Камчатском оно ощущалось с интенсивностью не более пяти баллов. Для Камчатки это немного. А волны от него докатились до Индии, Китая, Москвы и Петербурга. И мы собрали показания москвичей, как они чувствовали это землетрясение. Получилась довольно любопытная картина.

Это уникальное событие, такого воздействия на дальности более 10 тысяч километров еще не было. Обычно Москву трясет от землетрясений, очаги которых находятся в Румынии, в зоне Вранча. Там очаги тоже глубокие, они находятся на глубине 100-150 км. Но основная часть самых опасных землетрясений происходит все-таки ближе к поверхности.

– Сейсмические волны проходят, в том числе, и сквозь ядро Земли?

– Да, именно при исследовании сейсмических волн от землетрясений, проходящих через ядро, было установлено, что оно имеет две оболочки – внутреннюю и внешнюю, и последняя находится в жидком агрегатном состоянии. Естественно, что данные о внутреннем строении Земли по мере накопления фактов уточняются. А вообще, инструментальные сейсмические наблюдения ведутся с 1900 года. Согласно карте разломов, опубликованной на сайте американской геологической службы (USGS), за историю наблюдений на восточном участке Анатолийского разлома такого землетрясения, как 6 февраля, не было.

Катастрофическое землетрясение в Турции связано с внезапным движением Восточно-Анатолийского разлома

– Но в геологии 123 года инструментальных наблюдений – это практически ничто.

– Да, поэтому археосейсмология исследует разрушения древних построек и письменные источники того времени, а палеосейсмология ищет следы землетрясений, происходивших в далеком прошлом.

– За этот короткий период инструментальных наблюдений накоплен очень большой объем данных. Но они не позволили пока создать непротиворечивую теорию для предсказаний на ближайший период времени.

– Теории нет. Есть качественные модели подготовки землетрясений. И их около двух десятков.

– Ну а если бы у вас были все данные инструментальных наблюдений за несколько тысяч лет, это помогло бы ученым точно предсказывать катастрофы?

– Мы бы просто более точно установили период повторения сильных сейсмических событий, но не более. Именно поэтому так важны данные палео- и археосейсмологии. Они очень много добавляют в своеобразную научную копилку мощных сейсмических толчков, происходивших в прошлом.

– Когда в России впервые появились карты сейсмического районирования?

– Первая карта появилась в середине тридцатых годов прошлого века. Эти карты пересматриваются на основе новых данных сейсмических наблюдений, работ геологов и уточняются примерно каждые 15–20 лет. Таким образом были, в частности, внесены данные о вновь обнаруженном разломе, проходящем от южной оконечности Байкала почти до Красноярска.

– А требования строительного надзора на основании этих карт с годами менялись? Ведь дома стоят не день и не два, а порой столетия. Насколько старые здания соответствуют современным требованиям?

Активность вулкана Синабунг в Индонезии. Фото: Sabirin Manurung / Pacific Press / ZUMA Wire / TASS

– Это совершенно справедливый вопрос. Данные карт сейсмического районирования учитываются при проектировании только новых объектов, старых построек их требования не касаются. На соответствие ранее построенных зданий нормативам, согласно рекомендациям сейсмологов, никто не смотрит.

Но могу привести один положительный пример. В недавнее время была выполнена целая федеральная программа повышения сейсмобезопасности уже существующих зданий на Дальнем Востоке. Я сам видел результаты ее выполнения в Петропавловске-Камчатском. Там сейсмическое усиление конструкций жилого фонда на основе современных инженерных решений провели реально.

– А ведь есть еще исторические здания, порой чрезвычайно ценные, но ветхие. Только что в Турции погибла древнеримская крепость Газиантеп.

– Можно Стамбул упомянуть – он набит исторической архитектурой.

– Такими методами, как в Петропавловске-Камчатском, их можно спасти от будущих землетрясений?

– Да, но таких зданий по всему миру столько, что это все-таки дело будущего. Отдельные объекты, вероятно, укрепляются в разных местах, но требуются чрезвычайные усилия, чтобы запустить программу повышения сейсмобезопасности. Ведь в Петропавловске-Камчатском все получилось благодаря личным усилиям академика Федотова.

Петропавловск-Камчатский. Фото: Марина Лысцева / ТАСС

Сергей Александрович 30 лет был директором Института вулканологии и сейсмологии в Петропавловске-Камчатском. Я был знаком с ним с середины 60-х годов. Уроженец Петербурга, очень большую часть жизни проработавший в Москве, он полюбил Камчатку, которая стала его второй родиной. Федотов добился принятия программы, но потратил на это всю жизнь. И добился ведь не только силой академического знания, а упорством и осознанием своей правоты.

– Помимо академика Федотова у нас работали многие мировые величины. Как вы оцениваете уровень отечественной сейсмологии в сравнении с другими развитыми странами?

Сергей Александрович Федотов. Фото: city-pages.info

– Научное творчество и сегодня на очень высоком уровне, может быть, выше остальных. Мы всегда генерировали новые идеи и подходы. Сорок лет я езжу по конференциям в разных странах и наблюдаю за интересными процессами в научной среде.

С появлением мощной вычислительной техники для решения геофизических задач западные ученые все чаще стали сосредоточиваться на формализованных результатах обработки данных без глубокого осмысления природы явления. Раньше процесс вычислений шел в голове ученого параллельно с осмыслением самого явления. Когда вычисления передоверили машине, творческая мысль тоже стала затухать.

В результате на конференциях и даже в научных статьях стало преобладать описание и фиксация какого-то сейсмического события. Дальше происходит новое землетрясение, и снова все повторяется – данные обсчитываются в рамках какой-либо модели и публикуются. На этом все.

Иногда еще сравнивают, какая модель лучше подходит под конкретный случай. Не хватает обобщений, основанных на совокупности накопленных научных результатов.

– Человек, который привыкает пользоваться указаниями программы навигатора в автомобиле, впадает от нее в зависимость. Он становится беспомощным, больше не умеет читать карты и даже ориентироваться на местности. Похожие явления.

– Искусственный интеллект для ученого – это палка о двух концах. Если мы доверимся ему полностью, то сами потеряем остроту мысли. Это дорога к деградации. Витязь на распутье мог, по крайней мере, отпустить поводья и положиться на чутье лошади – существа, которое не знает пока искусственного интеллекта.

Врач не должен полагаться на набор ответов в компьютерной программе. Он не посредник между компьютером и больным, он исследователь. Впервые об этом заговорили очень давно, когда в США разрешили на уроках в школе использовать для подсчетов электронные калькуляторы. Дети разучились считать в уме.

Учения по правилам поведения во время землетрясений. Манила, сентябрь 2022 года. Фото: TED ALJIBE / AFP / East News

Еще в 1894 году японский сейсмолог Омори открыл закон, которому подчиняется процесс эволюции повторных толчков – афтершоков – во времени. Их число, согласно этому закону, гиперболически убывает с течением времени от момента основного толчка. Вот это действительно было достижение мирового масштаба, первый вклад в физику землетрясений.

Сегодня сейсмологи обсчитывают на компьютерах поведение афтершоков по закону Омори, публикуют результаты, а нового – ничего. Это, конечно, предмет для написания очередной статьи в научном журнале. Редко-редко появляются новые идеи, не говоря уже о концептуальных.

А вот несколько лет назад российские ученые обратили внимание на то, что амплитуда поверхностной сейсмической волны, которая обегает Землю после землетрясения, значительно возрастает при возвращении в эпицентральную зону примерно через три часа и провоцирует в ней возникновение сильного афтершока. Я один из авторов этой работы, мы назвали такое явление сейсмическим эхом. Амплитуда волны увеличивается за счет кумулятивного эффекта, который создает сам земной шар.

– Как органы власти узнают о ваших оценках и рекомендациях в связи с крупными землетрясениями?

– Буквально 16 февраля было совещание в одной из структур Минстроя, где участвовали наши ученые. Было несколько докладов. Александр Стром (главный специалист НИИ «Гидропроект имени С.Я. Жука». – Ред.) сообщил, что на этом восточном участке Анатолийского разлома в далеком прошлом, вероятно, уже были аналогичные землетрясения. Я рассказал, что произошло в Турции, потом М.И. Богданов (президент Координационного совета Общероссийского отраслевого объединения работодателей – Ассоциации «Инженерные изыскания в строительстве». – Ред.) и его коллеги сделали сообщение уже в привязке к инженерно-сейсмологическим проблемам с выходом на карты общего сейсмического районирования России.

Беседу вёл Валерий ШИРЯЕВ

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Всё по науке