В зоне субдукции Каскадия, которая произвела одни из самых сильных землетрясений в Северной Америке, тишина оглушает. Расположенный на северо-западе Тихого океана, где плита океанической коры ныряет под Северную Америку и в мантию, Каскадия наиболее известна гигантским землетрясением силой 9 баллов в 1700 году, которое вызвало цунами до Японии. Но в наше время здесь было зловеще тихо, почти не было небольших ежедневных землетрясений, которые обычны в других зонах субдукции. Похоже, что нарастающее напряжение, не снималось. «Здесь слишком тихо», — говорит Крис Голдфингер, морской геолог из Университета штата Орегон в Корваллисе.

Однако в прошлом месяце эта тишина была нарушена прибытием исследовательского судна Marcus G. Langseth, которое генерирует собственные мини-землетрясения в течение двухмесячной кампании. На корабле, принадлежащем Колумбийскому университету и финансируемом Национальным научным фондом США, ученые используют пневматическое ружье, чтобы распространять звук через воду, посылая волны на корку внизу. Длинная цепь гидрофонов, тянущаяся за судном, улавливает эхо изнутри разлома Каскадия протяженностью 1300 километров. Другие приемники, сброшенные на дно океана и разбросанные по прибрежным сельхозугодьям и лесам, прислушиваются к отражениям от более глубоких частей разлома, который спускается на восток, под берегом.

Полученные в результате изображения неисправности, более четкие, чем все ранее собранные, могут показать, является ли ее молчание поводом для тревоги. «Мы ждали этого момента уже несколько лет», — говорит Келин Ван, геофизик из Геологической службы Канады.

Долгое время считалось, что тишина Каскадии означает, что разлом полностью закрыт, а край североамериканской континентальной плиты прилипает к погружающейся океанической плите Хуана де Фука, которая погружается примерно на 4 сантиметра в год. Поскольку континентальная плита изгибается и накапливает напряжение, Каскадия может приближаться к мега-землетрясению, подобному тому, которое произошло в 1700 году, когда разлом разорвался по всей своей длине, от севера Ванкувера, Канада, до юга Портленда, Орегон. Такое землетрясение затопит побережье волной высотой до 30 метров, разжижит почву под городами и, вероятно, унесет тысячи жизней.

Сильные землетрясения случаются в Каскадии каждые 500 лет или около того, а строительные нормы и правила на Тихоокеанском северо-западе основаны на наихудшем сценарии. Но без современного примера удара 1700 года никто не знает наверняка, приведет ли следующее землетрясение в Каскадии снова к разлому, говорит Лидия Стаиш, геолог Геологической службы США. «Это действительно разжигает тайну».

Движение, зафиксированное станциями GPS в последние годы, дает некоторую уверенность, предполагая, что часть разлома у центрального Орегона ползет, снимая некоторую нагрузку без землетрясений. Палеосейсмологи также нашли доказательства того, что многие из сильных землетрясений за последние 10 000 лет не привели к разрушению всего разлома. Неровные участки вдоль разлома могут разделить его на сегменты, действуя как «ворота», которые могут остановить разрыв на его следах. Нечеткие изображения из предыдущих кампаний по визуализации намекали на потенциальные врата: размытые подводные горы на океанической плите или разломы в континентальной плите. Решительное определение этих структур укрепит идею сегментации Каскадии и снизит вероятность крупных катастрофических землетрясений, говорит Сюзанна Карботт, морской геофизик из Колумбии, возглавляющая круиз.

Опасный склон

Исследовательский корабль, зигзагообразно движущийся вдоль побережья Тихоокеанского Северо-Запада, создает картину устрашающе тихой зоны субдукции Каскадии, производя сейсмические выстрелы в воду и улавливая отражения из-под морского дна. Более 800 приемников на суше помогут получить изображения более глубоких частей разлома, который в последний раз прорвался более 300 лет назад в результате землетрясения магнитудой 9 баллов.

Визуализация может также измерить другое измерение будущего разрыва: насколько близко к поверхности он может простираться. Ученые полагали, что разрывы зон субдукции не могут проскользнуть до дна океана, потому что заболоченные глины верхней коры слишком слабы, чтобы создавать напряжение. Но подводное землетрясение 2011 года в Тохоку в Японии пробило дно моря, вызвав разрушительное цунами, вызвавшее ядерную катастрофу на Фукусиме. Изображения отложений, захваченных в желобе Каскадии, где встречаются плиты, могут выявить наслоения, которые могут указывать на то, как часто прошлые разрывы доходили до поверхности.

Эти километры толщины отложений могут содержать ключи к разгадке еще одной потенциальной катастрофы. Исследователи будут искать очаги газа, застрявшие в отложениях, которые могут сделать их подверженными обрушению во время землетрясения в результате оползней подводных лодок, формирующих цунами. По словам Гарольда Тобина, директора Тихоокеанской северо-западной сейсмической сети, измерение того, как быстро волны пневматического оружия проходят через отложения по всему региону, улучшит системы раннего предупреждения, которые предсказывают, насколько быстро волны землетрясений прибудут в определенное место и насколько разрушительными они будут. Этой весной помог распространить систему оповещения ShakeAlert на Тихоокеанский Северо-Запад.

Также может появиться фундаментальное понимание того, как работают зоны субдукции. Около 15 лет назад сейсмометры в регионе Каскадия начали улавливать небольшую дрожь — такую ​​же легкую, как грохот проезжающего поезда, — продолжавшуюся несколько недель. Оказалось, что шум идет из глубины разлома, где порода настолько горячая, что плиты переходят от запертой к плавному скольжению.

Некоторые ученые полагают, что грохот, который регистрируется примерно раз в год, вызван «медленным скольжением» — медленным землетрясением. Подобные события предшествовали Тохоку, а также землетрясению в Чили в 2014 году магнитудой 8,2, что позволяет предположить, что события медленного скольжения могут добавить напряжения в заблокированные части разлома и вызвать сильные землетрясения. Но другие ученые связывают сотрясения с шумом, возникающим, когда поднимающаяся вода выталкивается из горячих минералов в плите. По словам Эмили Хоофт, морского геофизика из Университета Орегона, 800 сейсмических приемников, развернутых на суше, должны добавить трехмерные детали к этой самой глубокой части разлома, помогая разрешить этот спор. То есть, если команды смогут восстановить приемники с сохраненными данными на 130 000 квадратных километров после летнего роста растений, — говорит она. «Теперь наша задача — найти их».

«Это не единственное препятствие, с которым столкнулась сейсмическая кампания», — говорит Карботт, обращаясь к сайту Science из Лангсета, когда по нему ударили огромные волны. Во время выстрелов из пневматического ружья маленькие лодки-погонщики спешат отогнать китов и дельфинов, чтобы защитить их от возможного повреждения слуха. А в начале круиза рыболовные снасти запутались в 15-километровом кабеле гидрофона. Затем, по ее словам, «мы фактически потеряли его», когда кабель оборвался в ненастную погоду. Они быстро нашли хвостовой буй, но потеряли несколько дней, вернув трос на борт и переключившись на 12-километровый кабель.

Позже в этом месяце в Каскадию снова вернется спокойствие. Исследователям потребуются годы, чтобы собрать воедино все данные, собранные во время круиза. Но как только они это сделают, если им повезет, что-то на этих изображениях может кричать, почему эта зона субдукции по сравнению со всеми остальными остается такой тихой. «Это большой вопросительный знак», — говорит Голдфингер. «Люди до сих пор ходят на цыпочках».