تمهیدی برای رصد زمین‌لرزه‌ها

در اواخر قرن گذشته‌ی میلادی منطقه‌ی لوس‌آنجلس امریکا دچار زمین لرزه‌ی قوی و مخربی به بزرگی شش ریشتر شد. در پی آن چهار روز بعد زلزله‌ای به بزرگی پنج و نیم ریشتر رخ داد که به ویرانی‌های بیش‌تری انجامید. فقدان اطلاعات صحیح و علمی درباره‌ی این حادثه پس از گذشت دقایق و ساعت‌ها و روزها، ترس و بی‌اطمینانی‌های معمول نسبت به زمین لرزه را افزون ساخت. این ناچیزی آگاهی خصوصاً برای لرزه شناسان ناراحت کننده بود چرا که آنان می‌دانند اکنون تکنولوژی قادر است که جنبش‌های زمین در لحظات حساس پس از لرزش عمده را به موقع تشخیص دهد. این تکنولوژی ترکیبی از کاربرد حس‌گرها (سنسورها)، ماهواره‌ها، و کامپیوترهاست. از این رو انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا (کلتک) تأسیس یک رصدخانه‌ی زمین‌فیزیکی پیش‌رفته موسوم به تلسکوپ زمینی یا «تراسکوپ» را پیشنهاد کرد. تراسکوپ می‌تواند هنگام زمین لرزه‌های عمده در کالیفرنیا و سراسر جهان، داده‌های لرزه‌ای را با کیفیت بسیار خوب فراهم سازد. تراسکوپ آرایه‌ای است متشکل از دست‌کم ده لرزه‌سنج (سیسمومتر) بسیار حساس. این مجموعه در کالیفرنیای جنوبی جای خواهد گرفت. هر لرزه‌سنج با مسافت‌سنج ماهواره‌ای در ارتباط خواهد بود و از کامپیوترهای بسیار سریع یاری خواهد گرفت. هم‌چنین هر ایستگاه مجهز به گیرنده هایی برای ایجاد ارتباط با شبکه‌ی ماهواره‌ای موضع‌یابی جهانی (GPS) خواهد بود تا محل دقیق ایستگاه به درستی تعیین گردد و درنتیجه بتوان جنبش‌های زمین را در حد چند سانتیمتر در سال، در فاصله‌ی میان زمین لرزه‌ها اندازه گرفت.
تراسکوپ اساساً به عنوان ابزاری تحقیقاتی برای شناخت زمین لرزه‌ها و مطالعه‌ی فیزیک درون زمین طرح‌ریزی شده است. از طرف دیگر چون در ناحیه‌ای پرجمعیت و زلزله‌خیز جای خواهد داشت، داده‌های مفید و به موقع درباره‌ی زمین لرزه و جنبش‌های تکتونیکی در اختیار همگان خواهد گذاشت. این پروژه‌ای است که هم علایق دانشمندان و هم منافع مردم را در بر می‌گیرد.
پیش‌رفت‌های اخیر در لرزه‌شناسی، همراه با تکنولوژی کامپیوتر، و تکنولوژی ارتباطی جدید که امکانات خوبی برای آشکارسازی زلزله فراهم آورده‌اند فرصت‌های مناسبی برای تراسکوپ فراهم ساخته است:
1. چندین روش برای تعیین هندسه‌ی گُسَلِ عامل زلزله از روی مطالعه‌ی دقیق لرزه‌نگاشت‌ها (سیسموگراف‌ها) یافته شده است. از هندسه‌ی گسل غالباً برای ارتباط دادن زلزله به گسل معینی استفاده می‌شود. آگاهی از این که چه گسلی موجب زمین‌لرزه شده است اغلب برای اقدامات پس از زمین‌لرزه اهمیت بسیاری دارد. آرایه‌ی حس‌گرهای تراسکوپ، کسب تصاویر بسیار تحلیلی را از فرایند گسیختگی و هندسه‌ی گسل امکان‌پذیر می‌سازد.
2. مطالعات اخیر ثابت کرده است که طیف بسامدهای منبع زلزله (یعنی قدرت منبع زلزله در طول موج‌های مختلف) برای زمین‌لرزه‌های گوناگون تفاوت می‌کند. طیف منبع، نمایان‌گر قدرت گسل است. اگر گسل پرقدرتی رخ دهد، زلزله‌ی حاصله معمولاً ویرانگرتر خواهد بود. آگاهی از ماهیت مکانیکی گسل برای تخمین قدرت تخریبی زمین‌لرزه‌های ناشی از یک ناحیه‌ی گسلی، هم پس از لرزش عمده و هم برای آینده، مهم است. در این مورد نیز تراسکوپ می‌تواند بسیار سودمند باشد.
3. می‌دانیم که زلزله از نقطه‌ای شروع می‌شود و سپس گسیختگی گسترش می‌یابد. تعیین جهت گسیختگی اهمیت دارد به دلیل آن که در برخی ردیف زمین‌لرزه‌ها، زلزله‌ی آغازین، زمین‌لرزه‌های ثانوی (گاه بزرگ‌تر از زلزله‌ی اولی) را در راستای گسیختگی به بار آورده است. آشکارسازی این پدیده به آرایه‌ای از حس‌گرها، نظیر آرایه‌ی حس‌گرهای تراسکوپ نیاز دارد.
4. طیف جنبش‌های قوی زمین، بسته به مسیر انتشار امواج لرزه‌ای از منبع به محل حادثه، و بسته به شرایط زمین در آن محل، بسیار تفاوت می‌کند. برای تخمین اثر جنبش‌های زمین بر ساختارهای محل معینی، تعیین واکنش محل به جنبش‌های زمین بسیار مهم است. با استفاده از سیستم تراسکوپ می‌توانیم ثبت‌هایی از زمین‌لرزه‌های کوچک تا متوسط را برای تعیین واکنش محل – که شاید حادثه‌ی بزرگ‌تری را مشخص نماید – به کار بریم. این خصوصاً برای حوضه‌ی لوس‌آنجلس که نهشته‌های آبرفتی ضخیم فراوان دارد حائز اهمیت است.
نخستین بخش تراسکوپ در محل اصلی آزمایشگاه لرزه‌شناسی انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در تپه‌های سان‌رافائل در پاسادنا (در ایالت کالیفنیا) کار گذاشته شد. این حس‌گر، نمونه‌ای از ده حس‌گر شبکه است و با همکاری دانشگاه هاروارد، دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، و سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده ایجاد و کار گذاشته شد. افزون بر آن ده ایستگاه، تعدادی ابزارهای قابل حمل – شاید ده ایستگاه دیگر و شش گیرنده برای شبکه‌ی ماهواره‌ای موضع جهانی – طرح ریزی می‌شوند احتمالاً در صورت لزوم برخی مطالعات که به فاصله‌ی نزدیک میان ابزارها نیاز دارد انجام شوند. ابزارهای قابل حمل را می‌توان به شبکه‌ی دائمی متصل کرد و از یک نوع مسافت‌سنج استفاده نمود.
در این جا مسأله‌ی پیش‌گویی زمین‌لرزه – که درباره‌اش ارزه‌شناسان نظرهای گوناگونی دارند – ناگفته گذاشته شد. بعضی خوش‌بینان معتقدند که پیش‌گویی کوتاه‌مدت زمین‌لرزه (به صورتی که به شهروندان یاری رساند) در آینده‌ای قابل پیش‌بینی امکان دارد. دست‌اندرکاران پروژه‌ی تراسکوپ بر این باورند که در حال حاضر هیچ پایه‌ی علمی بر این نظر که چنان پیشگویی‌ای در آینده‌ی نزدیک امکان‌پذیر خواهد بود، وجود ندارد. حتی اگر نهایتاً روش‌هایی برای پیش‌گویی‌های زمین‌لرزه ایجاد شود به احتمال زیاد این روش‌ها با عدم قطعیت‌هایی توأم خواهد بود.
با توجه به این عدم قطعیت‌ها، در حال حاضر مؤثرترین راه برای کاستن خطر زلزله عبارت است از تفسیر امواج لرزه‌ای به صورت کمّی – تا آن‌جا که ممکن است – تا شاید بتوانیم از جنبش‌های زمین در نقاط گوناگون، و از زمین‌لرزه‌هایی با اندازه‌های متفاوت در مکان‌های مختلف، برآوردهای خردمندانه و صحیحی بکنیم. شبکه‌ی تراسکوپ در حصول چنان برآوردهایی اهمیت بسیاری دارد.