در مقاله نخست، دانشمندان براساس مطالعات آزمایشگاهی توضیح داده‌اند که چگونه با استفاده از مجموعه از از داده‌های بزرگ همراه با شکلی از هوش‌مصنوعی به نام «ماشین یادگیری» سنگ‌های زیرفشار را در یک آزمایشگاه واقع در ایالت «پن» مورد بررسی قرار دادند. این بررسی‌ها درواقع نگاه نزدیکی بود به ارتعاشاتی که قبل از شکستن، خبر از یک شکست بزرگ درآن قطعه سنگ می‌داد.
این مورد وضعیتی مشابه با چیزی است که در طبیعت و در اعماق ژرف مناطق فرورانش همراه با لغزش منظم سنگ‌ها رخ می‌دهد و سبب ایجاد ارتعاشات ظریفی می‌شوند که با استفاده از بعضی ابزارهای بسیار حساس قابل شناسایی هستند.
تحقیقات جدید نشان داد که این لرزش‌های کوچک فقط سروصدا ندارند بلکه حامل اطلاعات ارزشمندی درباره زمان وقوع و همچنین شدت و بزرگی لرزش‌ها در یک زمین‌لرزه سریع و فاجعه‌بار هم هستند.
به گفته محققان شکست گسل، درواقع مقدمه‌ای است بر آبشاری از گسل‌ها یا شکاف‌های ریز که سبب تشعشع انرژی پتانسیل کشسانی (elastic energy) به‌گونه‌ای می‌شود که می‌تواند یک گسل فاجعه‌بار را نیز پیش‌بینی کند.
انرژی کشسانی یا الاستیک، انرژی پتانسیل مکانیکی است که در ماده یا یک سامانه فیزیکی ذخیره می‌شود و برابر با کاری است که باید انجام شود تا سبب تغییر حجم یا شکل آن ماده یا سامانه فیزیکی شود. دانش مکانیک جامدات در همین راستا گسترش یافته تا بتواند مکانیک اجسام، مواد سخت و غیرمنعطف را پردازش کند و درک درستی از آن به‌دست آورد.
انرژی پتانسیل کشسانی در به‌دست آوردن وضعیت تعادل مکانیکی کاربرد دارد. این انرژی در ماده ذخیره می‌شود یا به بیان دیگر پتانسیل یا نیرویی ذخیره‌شده و نهفته است و می‌تواند در صورت تغییر در شرایط، به شکل دیگری از انرژی یعنی انرژی جنبشی تبدیل شود. همین گونه تغییرات درمواد و اجسام زیرزمین، می‌تواند سبب وقوع زمین‌لرزه شود.
این درواقع ادعایی جسورانه است که امکان پیش‌بینی مهمی را براساس تحقیق در محیط آزمایشگاه مطرح کرده است اما «پل جانسون» یکی از متخصصان ژئوفیزیک در «آزمایشگاه ملی لس آلاموس» می‌گوید که گام بعدی آن است که نشان دهیم این سیستم تماما با رخدادهای درون زمین قابل تطبیق و ترجمه است.
مقاله دوم اختصاصا براساس جهان واقعی و طبیعی و به‌طور خاص بر منطقه «کاسادانیا» تمرکز دارد. این منطقه فرورانش، واقع در ساحل شمال کالیفرنیا، اورگن، ایالت واشینگتن و بریتیش کلمبیاست.
«صفحات تکتونیکی» به نام «Juan de Fuca» واقع در آمریکای شمالی در زیر صفحه بسیار بزرگ‌تری قرار گرفته وترانشه‌ای در امتداد سطح دریا ایجاد کرده است. درنتیجه مناطق فرورانشی در این ناحیه، سبب تولید قوی‌ترین زمین‌لرزه‌ها روی سیاره می‌شود که از نظر شدت و خسارت بسیار مخرب‌تر از زمین‌لرزه‌ای است که در یک گسل همانند «سن آندریاس» به‌وجود آمده است. «کاسکادیا» آخرین‌بار در1700 میلادی شاهد تولید سونامی مخربی بود.
صفحات تکتونیک
صفحات زمین ساخت یا صفحات تکتونیک ( Plate tectonics) نظریه‌ای درباره حرکات پوسته سخت و خارجی زمین، یعنی «لیتوسفر» است. براساس این نظریه که در نخستین دهه‌های قرن بیستم مطرح شد، لیتوسفر یا پوسته خارجی سیاره زمین ازصفحات تکتونیکی تشکیل می‌شود که در کل شامل هفت یا هشت صفحه اصلی است که در مواردی خود از تعدادی صفحات کوچک‌ترساخته شده‌اند.
این صفحات تکتونیکی به‌صورت مداوم در حال حرکتند و بر اثر برخورد این صفحات پدیده‌هایی همچون زلزله، آتش‌فشان‌ها، کوه‌ها، گودال‌ها شکل می‌گیرند.
زلزله‌های تکتونیکی
در هر جای زمین که در آن انرژی کشسانی به میزان کافی برای گسترش شکستگی در امتداد صفحه گسل ذخیره شده باشد، زلزله‌های تکتونیکی هم رخ خواهند داد. در مرز میان صفحه‌های پوسته زمین که بزرگ‌ترین صفحه‌های گسل روی زمین را ایجاد می‌کنند، صفحات کنار یکدیگر حرکت یکنواخت دارند، به شرطی که هیچ بی‌نظمی یا ناهمواری در امتداد مرزهایشان که باعث افزایش مقاومت اصطکاکی می‌شود، وجود نداشته باشد اما مرز میان بیشتر صفحات تکتونیکی دارای این ناهمواری‌ها هستند و این منجر به رفتاری شبیه به لرزش چوب می‌شود که به آن «حرکات چوب – لغزشی» (stick-slip behavior) می‌گویند. هنگامی که مرز بین دو یا چند صفحه تکتونیکی قفل شده باشد، ادامه حرکت نسبی بین صفحات ناممکن می‌شود. این وضعیت منجر به افزایش فشار، تنش و در نتیجه افزایش انرژی انباشته شده در توده‌های نزدیک سطح گسل می‌شود. این افزایش انرژی همچنان ادامه می‌یابد تا زمانی که تنش و فشار افزایش یافته به اندازه‌ای شدید می‌شود که طریق شکستن ناهمواری‌ها، ناگهان از بخش قفل شده گسل اجازه لغزش بیابد و انرژی ذخیره شده، آزاد کند. این انرژی به اشکال گوناگونی همانند امواج لرزه‌ای، تابیده شدن گرمای اصطکاکی به سطح گسل و شکستن سنگ‌ها، آزاد می‌شود. این آزادسازی انرژی گاه چنان شدید است که به شکل زلزله یا زمین‌لرزه تجربه می‌کنیم.
تخمین زده می‌شود که فقط 10 درصد یا کمتر، از کل انرژی زلزله، به صورت انرژی لرزه‌ای آزاد می‌شود. بیشترین بخش انرژی زلزله صرف شکستگی سنگ‌ها یا تبدیل به حرارت تولید شده از اصطکاک می‌شود.
کشف صدایی متفاوت و مستمر در اعماق زمین
در مقاله جدید محققان قادر به دریافت سیگنال مداومی از لغزش‌های آرام صفحات در بخش زیرین یا پایه منطقه فرورانشی شده‌اند که کاملا با صداهای طبیعی دیگر در محیط متفاوت است.دانشمندان می‌گویند که این «وزوز مستمر» ممکن است کمک کند که دریابیم آیا احتمال دارد که یک لغزش آرام به یک زلزله بزرگ تبدیل شود و اگر احتمال دارد، چگونه چنین چیزی رخ می‌دهد.
البته این فرضیه تاکنون آزمایش نشده است، زیرا «زمان بازگشت» برای زلزله بسیار قدرتمند (Megathrust یا زمین‌لرزه‌های بالاتر از هفت تا 9 ریشتر ناشی از حرکت صفحات تکتونیک) کاسادانیا د رحدود 500 سال است. بنابراین بسیار دشوار است که بدون وقوع دیگرباره یک زلزله بزرگ دیگر بتوان این فرضیه را به آزمون گذاشت. زیرا مدت عمر هیچ‌کسی چنین فرصتی را برای تجربه این رویداد نمی‌دهد. (هرچند که این رویداد هر لحظه ممکن است اتفاق بیفتد.)
دانشمندان مخالف
«سوزان‌هاف» زمین‌شناس و از متخصصان زمین‌لرزه در آمریکا، هرچند در این تحقیقات شرکت نداشته اما تحقیقات جداگانه‌ای در زمینه پیش‌بینی زمین‌لرزه انجام داده، می‌گوید: «آنچه که محققان برای اثبات این فرضیه نیاز دارند این است که امکان 20 بار گسیختگی وجود داشته باشد تا این فرضیه را آزمایش کنند اما امکان وقوع چنین چیزی وجود ندارد.»
او می‌افزاید: «البته این جهش واقعا بزرگ است که انتشار علایم اکوستیک در آزمایشگاه و لرزش‌های غیرانفجاری در امتداد بعضی از مناطق فرورانش زمین دیده شده است. شاید رویکردهای ماشین یادگیری- درنهایت راهی برای حل مشکل پیش‌بینی زمین‌لرزه پیدا کند اما برای قضاوت هنوز زود است و تصور می‌کنم همچنان به‌عنوان یک مسئله نیازمند تحقیق باقی بماند.»
«کن کریجر» استاد دانشگاه و متخصص علوم زمین و فضا در دانشگاه واشنگتن نیز که اخیرا دو مقاله برای ژورنال «علوم زمین»نوشته، معتقد است که جامعه علمی هنوز مسیر درازی درپیش دارد تا قادر به پیش‌بینی زمین‌لرزه شود.
او می‌گوید: «البته این جهش بزرگی است که در شرایط کاملا کنترل شده آزمایشگاهی، بررسی‌هایی درباره زمین‌لرزه‌های واقعی انجام شود.»
با این حال دانشمندان لس الاموس خوش بین هستند. «کلودیا هولبرت» متخصص ژئوفیزیک در این مرکز علمی که از جمله محققان در این پروژه بوده می‌گوید: «این تحقیق می‌تواند نقشه زمین‌لرزه‌های خطرناک و مخرب را ارتقا دهد. این یافته‌ها می‌تواند زاویه دید بهتری نسبت به حملات احتمالی به ما بدهد.»
جانسون از محققان اصلی دراین پروژه، اخیرا در کنفرانس ژئوفیزیک آمریکا در واشنگتن اعلام کرده است که این پیشرفت چنان اهمیت دارد که بیش از همیشه امید به امکان تحقق پیش‌بینی زمین‌لرزه را ایجاد کرده است. به گفته او نوعی علایم پنهانی در سروصداهای مربوط به زمین‌لرزه وجود دارد و این سلطه بعضی فرضیه‌های قبلی در علوم زمین شناسی را کاملا زیرورو می‌کند. به گفته وی یافته‌های اخیر چارچوب مسئله را نیز کاملا مشخص و معین کرده است.
