地球科學

預測地震看高空

新的地震理論指出,災難等級的地震發生前約30分鐘,距離地表約300公里的高空,可能出現地震前兆。

撰文/凡斯(Erik Vance)
翻譯/宋宜真

地球科學

預測地震看高空

新的地震理論指出,災難等級的地震發生前約30分鐘,距離地表約300公里的高空,可能出現地震前兆。

撰文/凡斯(Erik Vance)
翻譯/宋宜真


2011年3月11日星期五下午,日本北海道大學的地球物理學家日置幸介(Kosuke Heki)人就在學校辦公室,突然地面開始震動。震波間隔甚久,每一個震波都持續好幾秒鐘。日置幸介正在研究一種不可思議的現象,與地震後高空中的電子奇怪聚集模式有關。他對這種地震現象感興趣,並未過度驚慌。這似乎是一場大地震,但震央距他甚遠。當震波持續傳來,他還想著這個事件所蒐集到的資料對他的研究或許會有幫助。接著有人看了新聞,此時日置幸介的好奇心轉變成恐懼。


他感受到的震波是來自日本近代史上最大的地震:規模9.0、破壞力強大的東北大地震。這場地震造成日本損失數千億美元,奪走了他1萬5000多位同胞的生命。地震發生後的海嘯使福島第一核電廠陷入癱瘓,導致近1/4世紀以來最嚴重的核災。


正當緊急救難人員努力疏散民眾,並在日本其他地區救援時,日置幸介只能等待不穩定的電話線路和網際網路恢復運作。到了星期日,網路通了,他迅速下載並疏理東北地區的衛星觀測資料。正如他所預測,電離層中的電子在地震發生後10分鐘就出現了擾動。但是只看震後幾分鐘的資料,無法讓他建構出能符合這些資料的模型,所以他試著擴大時間範圍,納入震前一小時的資料,就在那時,他看到一些跡象並停下了手邊工作。


地震發生前40分鐘,震央上方高空的電子密度有些微上升。這也許是異常、單一事件或儀器故障,但也可能不只是這樣。科學家尚未找到可靠的地震前兆:可在大地震發生前提醒人們的顯著跡象。而如果高空中的電子密度變化就是跡象,每年可以挽救數千人的生命。


根據日置幸介同事的描述,他是謙遜、安靜且謹慎的人。他看到異常現象,第一個反應是對自己的資料存疑,因此他去翻找另外兩次地震資料,同樣發現高空電離層中的電子密度有所變化,於是決定繼續往這個方向尋找。至今他已在18次大地震前發現電子密度改變的訊號,而在過去七年裡,他開始相信這項發現是真的。


其他專家也開始密切關注這項觀察。美國航太總署(NASA)噴射推進實驗室的遙測專家宋予合(Yuhe Song)說:「從前人們認為無法預測天氣,但現在可以了。我們或許能在感受到地面震動前,就看到一些跡象。而一些現象確實發生了……我認為這值得討論。」


不是每個人都同意這個看法。許多科學家認為,日置幸介的工作是延續長期以來對地震預報的錯誤期待。日本東京大學的名譽教授兼地震學家蓋勒(Robert J. Geller)說:「這些錯誤預報就像普通感冒一樣,總是到處傳染。」多年來,他揭穿了各種不實的地震預報方法,「如果你不予理會,它們就會消失。」


然而,日置幸介的看法似乎沒有因此消失,並且可能性越來越大──電子密度變化的訊號在中型以及最大型的地震中出現。其他科學家已經提出一套理論,把地面斷層的活動連結到天空中發生的現象。日置幸介也在《地球物理研究通訊》等著名期刊發表了研究成果,並受邀到美國地球物理協會的年度會議演講。2018年春天,日本千葉大學舉辦一場會議,全程討論地震預測,其中包括他的看法。如果日置幸介的看法是對的,這對於公共安全會有巨大影響,但要如何運用這種前兆?這是個困難的問題。再者,這種預報系統必須多精準才能做為預警?又該採取何種緊急措施?