Po dane przesłane przez sondę Demeter sięgnął zespół, którym kierował Jacques Zlotnicki z Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand we Francji. Sonda zamilkła w grudniu zeszłego roku po ponad sześciu latach pracy. Poruszała się na wysokości 650 km nad Ziemią, obserwując zjawiska zachodzące w jonosferze. Warstwa ta zaczyna się na wysokości 70-80 km i sięga do blisko 1000 km. Pod wpływem promieniowania kosmicznego i słonecznego atomy utraciły tu jeden lub kilka elektronów, stając się jonami. Stąd jej nazwa.
Jonosfera odgrywa kluczową rolę w rozchodzeniu się fal radiowych. Jest też niezwykle wrażliwa na zakłócenia. Docierające do niej bodźce są silnie wzmacniane. O tych zjawiskach wiadomo jednak niewiele. Demeter, którą wyposażali także polscy badacze z Centrum Badań Kosmicznych PAN, miała obserwować zaburzenia jonosferyczne i identyfikować ich źródła. To, co przesłała, jest dziś przedmiotem gorących sporów pomiędzy naukowcami.
Czas na wulkaniczną prognozę?
Zlotnickiego i jego dwoje współpracowników - Feng Li i Michel Parrot - interesowały dane zebrane przed dużymi erupcjami wulkanicznymi. Byli ciekawi, czy w jonosferze działo się w tym czasie coś ciekawego. Wybrali 74 największe wybuchy. W przypadku 30 z nich, najsilniejszych z analizowanego zbioru, Demeter zarejestrowała rozmaite zaburzenia. Czasami pojawiały się one już na 30 dni przed wybuchem, zwykle jednak skały odzywały się z wyprzedzeniem tygodnia. Cząstki w jonosferze zaczynały drgać - ich gęstość to rosła, to malała. Towarzyszyło temu zakłócenie pola elektromagnetycznego. Im bliżej erupcji, tym drgania stawały się silniejsze. Największe występowały zwykle na dwa-trzy dni przed wybuchem.
Trzem wulkanom naukowcy przyjrzeli się dokładniej. Były to stożki: Lopevi, Ambrym i Aoba. Znajdują się one w archipelagu Nowych Hebrydów na Oceanie Spokojnym. Ostatnio przejawiają sporą aktywność, zagrażając dziesiątkom tysięcy mieszkańców wyspiarskiego państwa Vanuatu. Autorzy badań - ich wyniki ukazały się w "Geophysical Journal International" - sięgnęli po zapisy z sondy, które poprzedzały erupcje i analizowali je dzień po dniu. Sonda okrążała glob w półtorej godziny. Mniej więcej raz na dobę pojawiała się nad tym samym rejonem kuli ziemskiej. Do przeanalizowania były zatem tysiące danych. Jednak dzięki temu naukowcy mogli dowieść, że wtedy, gdy wulkany drzemały, jonosfera ponad nimi była względnie spokojna, a ożywała dopiero przed erupcjami.
Zlotnicki i jego współpracownicy mają nadzieję, że pewnego dnia dzięki satelitom będziemy mogli sporządzać krótkoterminowe prognozy wulkaniczne, podobne do prognoz meteorologicznych. Przydałyby się, bo na ziemskich lądach znajduje się blisko 1,5 tys. czynnych wulkanów. Tylko kilkadziesiąt z nich jest dokładnie monitorowanych przez aparaturę naziemną, która potrafi zarejestrować oznaki zbliżania się eksplozji. Zamiary większości stożków nie są znane. Konstelacja satelitów mogłaby informować o zbliżającym się zagrożeniu.
Potrzeba słusznej teorii
Taki kosmiczny nadzór miałby jeszcze większe znaczenie w przypadku trzęsień ziemi. Tych bowiem w ogóle nie da się przewidzieć. Jednym z głównych zadań Demeter było dostarczenie dowodów na to, że zaburzenia jonosferyczne występują również przed silnymi wstrząsami sejsmicznymi. Sonda faktycznie zarejestrowała wiele takich efektów. Potężne turbulencje plazmy jonosferycznej odnotowano na kilka dni przed tragicznym trzęsieniem w chińskiej prowincji Syczuan w maju 2008 r. Podobnie było dwa lata temu we włoskiej L'Aquili, a także przed straszliwym wstrząsem w Haiti w styczniu zeszłego roku.
Jonosfera zadrżała również przed jednym z najpotężniejszych kataklizmów ostatnich stu lat, który 27 lutego 2010 r., czyli niemal równo rok temu, nawiedził środkowe Chile. Był on tak silny, że przesunął całą Amerykę Środkową i wywołał wtórne wstrząsy na drugim końcu globu. Ostatnio analizowali go chińscy badacze. Oni także sięgnęli po dane z francuskiej sondy, a wyniki badań zamieścili w internetowym serwisie arXiv.
Zhenxi Zhang i jego współpracownicy z kilku instytutów geofizycznych w Pekinie twierdzą, że na dziesięć dni przed chilijskim wstrząsem Demeter została zbombardowana strumieniem naładowanych elektrycznie cząstek. Pochodziły one z rozciągającej się wyżej magnetosfery. Zdaniem autorów badań za to bombardowanie mogły być odpowiedzialne zdarzenia zachodzące w głębi Ziemi. Wstrząsnęły tak silnie jonosferą, że ta przeniosła część zaburzeń jeszcze wyżej - do magnetosfery.
Jednak takich prognoz, o jakich marzy Zlotnicki, doczekamy się nieprędko. I nie chodzi nawet o to, że potrzebne byłyby gigantyczne komputery, które na bieżąco analizowałyby dane z sond. To dałoby się pewnie zrobić. Jeden z pomysłów to wykorzystanie systemu GPS. Rozpoczęto nawet badania mające sprawdzić, czy zaburzenia jonosferyczne pojawiające się przez trzęsieniami ziemi mogą zakłócać sygnały wysyłane przez te satelity. Najpierw jednak - i to jest główna przeszkoda - trzeba wiarygodnie wyjaśnić, w jaki sposób skały ukryte kilkadziesiąt kilometrów pod powierzchnią planety mogą zaburzać jonosferę, i to zanim same się poruszą. Prognozy oparte na obserwacji zjawisk, których nie rozumiemy, byłyby niewiele warte.
Amerykanie nie wierzą
Hipotez jest wiele. Jedna z nich mówi, że zanim skały się poruszą, są ściskane przez potężne siły tektoniczne i wtedy emitują wiązkę fal elektromagnetycznych. Według innej teorii czynnikiem sprawczym jest promieniotwórczy radon, który wydobywa się w dużych ilościach ze szczelin i mikropęknięć powstających przed głównym trzęsieniem. Jonizuje on i podgrzewa dolną część atmosfery, co prowadzi do zaburzeń w coraz wyższych warstwach.
To tylko dwie z kilku propozycji wyjaśnień. Wszystkie są odrzucane przez sceptyków, zdaniem których takiego zjawiska po prostu nie ma. Uważają oni, że zbieżność pomiędzy zaburzeniami w jonosferze a późniejszymi trzęsieniami jest przypadkowa. Pogląd ten jest szczególnie popularny wśród amerykańskich sejsmologów. Za oceanem niezwykle trudno jest opublikować pracę dowodzącą odmiennej tezy. Tymczasem europejskie i azjatyckie czasopisma geofizyczne pełne są doniesień na ten temat. Niektórzy złośliwie żartują, że Amerykanie uwierzą dopiero wtedy, gdy wyślą własną sondę, która potwierdzi obserwacje Demeter. Na razie taką misję przygotowują Chińczycy.
Źródło: Gazeta Wyborcza
