بزرگ‌ترین زلزله ممکن چند ریشتر می‌تواند باشد؟

در تاریخ ۲۲ می سال ۱۹۶۰، زمین‌لرزه ویرانگری جنوب شیلی را لرزاند. به مدت ده دقیقه زمین به شدت تکان می‌خورد، به‌طوری‌که مردم نمی‌توانستند روی پاهای خود بایستند. شکاف‌هایی در جاده‌ها ایجاد شد و ساختمان‌ها فروریخت. به‌نقل از گزارش سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده، یکی از بازماندگان آن زلزله در ابتدا فکر می‌کرد جنگ سرد به آخرالزمان هسته‌ای تبدیل شده است.

زمین‌لرزه والدیویا که نام آن برگرفته از نزدیک‌ترین شهر به مرکز زمین‌لرزه است، با بزرگی تقریبا ۹٫۵ ریشتر بزرگ‌ترین زلزله ثبت‌شده در تاریخ است. اما آیا زلزله‌های بزرگ‌تری نیز ممکن است رخ دهد؟

دانشمندان زمین‌شناسی می‌گویند پاسخ مثبت است. اگرچه احتمال وقوع زلزله بزرگ‌تر بسیار کمتر است. درحالی‌که زمین‌لرزه‌ای به بزرگی بیش از ۹٫۵ ریشتر می‌تواند اتفاق بیفتد، نیازمند آن است که تکه بزرگی از پوسته به‌یک‌باره بشکند، یعنی به حرکت گسلی بسیار عمیق و بسیار طولانی نیاز دارد.

وندی بوهون، زمین‌شناس زلزله گفت مکان‌های بسیار کمی روی زمین وجود دارد که چنین چیزی بتواند در آن اتفاق بیفتد. زمین‌لرزه دارای بزرگی ۹٫۵ ریشتر احتمالا نزدیک حد بالای چیزی است که سیاره می‌تواند تولید کند و بزرگی ۱۰ ریشتر بسیار بعید است. بوهون گفت: «زلزله‌ای به این بزرگی برای هالیوود عالی است، اما خدا را شکر برای زمین غیرواقع‌بینانه است.»

بزرگی زلزله سنجه‌ای‌ است که مقدار انرژی آزادشده در طول زلزله را نشان می‌دهد و با شدتی که زلزله احساس می‌شود، کمی فرق دارد. شدتی که زلزله احساس می‌شود، می‌تواند تحت‌تاثیر فاصله فرد از مرکز زلزله و شرایط زمین قرار گیرد. زلزله یکسانی می‌تواند برای فردی که روی خاک سست ایستاده است، در مقایسه با فردی که روی بستر سنگی محکم ایستاده است، قوی‌تر احساس شود.

بزرگی زمین‌لرزه به سطح کل گسلی بستگی دارد که می‌شکند. این امر به‌نوبه‌ی‌‌خود بستگی به این موضوع دارد که گسل تا چه عمقی در پوسته زمین فرو رفته است و تکه‌ای که شکسته می‌شود، به شکل افقی چقدر امتداد دارد.

محدودیت‌های فیزیکی برای مقدار سطحی که می‌تواند شکسته شود، وجود دارد. عمیق‌ترین گسل‌ها در مناطق فرورانش وجود دارند، یعنی محلی که یک صفحه تکتونیکی به زیر صفحه دیگر می‌لغزد. اگرچه در عمق بیشتر سنگ‌ها چنان گرم هستند که حالت نرم دارند که به‌جای شکستن خم می‌شوند.

درحالی‌که زمین‌لرزه‌ها می‌توانند در عمق ۸۰۰ کیلومتری زیر سطح زمین رخ دهند، اکثر زمین‌لرزه‌های عمیق لرزش چندانی در سطح ایجاد نمی‌کنند. زمین‌لرزه‌هایی که در چند ده کیلومتر بالای پوسته رخ می‌دهند، برای مردم خطرناک‌تر هستند.

هیدی هیوستون، زمین‌شناس زلزله در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی به‌نقل از لایوساینس می‌گوید گسل‌هایی که بیشترین توانایی را در ایجاد زمین‌لرزه‌های بزرگ و ویرانگر دارند، گسل‌های شیبی در نواحی فرورانش هستند. گسل‌های شیبی که علت نام‌گذاری آن‌ها این است که به‌جای حالت عمودی، حالت مورب دارند، دارای بزرگ‌ترین سطح سنگی هستند که می‌توانند درهم گیر کنند و با ایجاد تنش درنهایت بشکنند. هیوستون گفت: «اندازه صفحه گسل شیبی بزرگ‌ترین عامل کنترل‌کننده حداکثر اندازه زلزله است و صفحه‌های گسل در نواحی فرورانش می‌توانند بزرگ‌تر باشند.»

اما محدودیت‌هایی نیز برای طول شکستن گسل وجود دارد. به‌گفته‌ی بوهون، حتی گسل‌های ناحیه فرورانش به‌یک‌باره شکسته نمی‌شوند و معمولا چیزی مانند کوه زیردریایی یا تغییر در نوع یا هندسه سنگ مانع آن‌ها می‌شود و این امر موجب می‌شود بخشی از گسل نسبت‌به بخشی که مجاور آن قرار دارند، دربرابر تنش مقاوم‌تر باشد.

هیوستون گفت، عامل دیگری که در بزرگی زلزله نقش دارد، میزان حرکت یا لغزش گسل است. به‌عنوان یک قاعده، نواحی کوچک‌تر گسلی که درحال شکستن است، کمتر از نواحی بزرگ‌تر می‌لغزند. بنابراین، درحالی‌که زمین‌لرزه ۵ ریشتری می‌تواند چند سانتی‌متر بلغزد (فاصله‌ای که احتمالا نمی‌تواند موجب شکستن سطح زمین شود) زمین‌لرزه ۹ ریشتری ممکن است حدود ۲۰ سانتی‌متر یا بیشتر بلغزد. سرجیو بارینتوس، زلزله‌شناس دانشگاه شیلی که از زلزله بزرگ شیلی جان سالم به در برد، در سال ۲۰۱۶ به ان‌پی‌آر گفت، زمین‌لرزه سال ۱۹۶۰ به دلیل نحوه کشیده شدن زمین مساحت این کشور را افزایش داد.

مقیاس بزرگی زلزله می‌تواند به‌طور ناخواسته تفاوت بین زمین‌لرزه‌های بسیار بزرگ را پنهان کند. این مقیاس خطی نیست، بلکه لگاریتمی است. به ازای هر واحدی که افزایش پیدا می‌کند، حرکت زمین ده برابر و مقدار انرژی آزادشده ۳۲ برابر بیشتر می‌شود. بوهون برای توضیح بزرگی زلزله از مثال شکستن یک دسته اسپاگتی استفاده می‌کند. اگر شکستن یک رشته اسپاگتی معادل زلزله ۵ ریشتری باشد، برای آزاد شدن انرژی زلزله ۶ ریشتری باید ۳۲ رشته اسپاگتی را بشکنید. در مقیاس اسپاگتی، مقیاس ۷ مانند شکستن ۱۰۲۴ رشته، مقیاس ۸ مانند شکستن ۳۲۷۶۸ رشته و مقیاس ۹ مانند شکستن ۱۰۴۸۵۷۶ است. همان‌طور که این مثال نشان می‌دهد، تفاوت بین زلزله ۸ و ۹ ریشتری ازنظر انرژی که آزاد می‌شود، خیلی بیشتر از تفاوت بین زلزله ۵ ریشتری و زلزله ۶ ریشتری است.

بنابراین افزایش بزرگی زمین‌لرزه از ۹٫۵ به ۹٫۶ ریشتر، در مقایسه با افزایش بزرگی زمین‌لرزه از ۵٫۵ به ۵٫۶ ریشتر، مستلزم شکسته‌شدن سطح بسیار بزرگ‌تری از یک گسل است.

به‌علت عدم قطعیت در اندازه‌گیری‌ها هنوز بحث‌های علمی دراین‌باره وجود دارد که آیا اندازه زمین‌لرزه سال ۱۹۶۰ دقیقا ۹٫۵ ریشتر بود.

اما برای درک تفاوت‌های عظیم در اندازه اعداد ظاهرا کوچک در مقیاس ریشتر، به این موضوع فکر کنید که زمین‌لرزه ۹٫۵ ریشتری بیش از دو برابر قوی‌تر از بزرگ‌ترین زمین‌لرزه ثبت‌شده بعدی با بزرگی ۹٫۲ ریشتر است که سال ۱۹۶۴ تنگه پرنس ویلیام را لرزاند.

البته فجایع سیاره‌ای همچون برخورد سیارک با زمین، وجود دارد که ازنظر تئوری می‌تواند به زمین‌لرزه‌های بسیار بزرگ‌تری منجر شود. (برخی دانشمندان فکر می‌کنند برخورد سیارکی پایانی کرتاسه که ۶۶ میلیون سال پیش دایناسورهای غیرپرنده را از بین برد، باعث زمین‌لرزه‌هایی با شدت دو رقمی شد، اگرچه تعیین دقیق آن لرزه‌ها دشوار است.)

هیوستون گفت که در مقیاس‌های زمانی میلیاردها سال، قطعا زمین می‌تواند شاهد چنین فجایعی باشد. اما احتمال وقوع زمین‌لرزه‌ای بزرگ‌تر از آن‌چه در کشور شیلی رخ داد، در طول عمر انسان بسیار پایین است.

براساس شواهد زمین‌شناسی، تخمین زده می‌شود که بزرگ‌ترین زمین‌لرزه باستانی در حدود ۳۸۰۰ سال پیش در شیلی اتفاق افتاد و براساس پژوهشی که سال ۲۰۲۲ منتشر شد، احتمالا حدود ۹٫۵ ریشتر بود.

البته به‌گفته‌ی بوهون، اندازه همیشه مهم‌ترین عامل تعیین‌کننده در میزان مرگبار بودن زمین‌لرزه، حداقل برای انسان‌ها نیست. زمین‌لرزه‌های کوچک فقط به خاطر رخ دادن در مناطق پرجمعیت و نواحی دارای ساختمان‌های مستعد ریزش موجب تلفات جانی بسیار زیادی شده‌اند.

درحالی‌که زمین‌لرزه ۹٫۵ ریشتری شیلی حدود دو هزار نفر را کشت، تصور می‌شود در سال ۱۵۵۶ زمین‌لرزه‌ای با بزرگی حدود ۸ ریشتر چیزی حدود ۸۳۰ هزار نفر را در شاآنشی چین کشت. در سال ۲۰۰۵، زلزله ۷٫۶ ریشتری حدود ۷۹ هزار فرد را در کشمیر کشت و در سال ۲۰۱۰ زلزله ۷ ریشتری حدود ۲۲۰ هزار نفر را در هائیتی کشت.

حتی زلزله ۶٫۷ ریشتری سال ۱۹۹۴ نورتریج که روی گسلی رخ داد که قبلا حتی کسی متوجه آن نشده بود، ۵۷ نفر را کشت، هزاران نفر را مجروح کرد و میلیاردها دلار خسارت به بار آورد، زیرا لس‌آنجلس را تحت‌تاثیر قرار داد. بوهون گفت: «خیلی از گسل‌های بالقوه می‌توانند زمین‌لرزه‌های مخرب داشته باشند، اما مردم فقط به زمین‌لرزه‌های بزرگ فکر می‌کنند.»