Θα μπορέσουμε ποτέ να προβλέψουμε έναν σεισμό;

«Χτύπησαν» ξαφνικά και δίχως προειδοποίηση. Οι δύο καταστροφικοί σεισμοί που έπληξαν τη νοτιοανατολική Τουρκία και τη βόρειο Συρία έχουν στοιχίσει χιλιάδες ζωές και έχουν αφήσει πίσω πολλούς άλλους τραυματίες. 

Η πρώτη ένδειξη που είχαν οι σημειολόγοι ότι εκτυλισσόταν μια μεγάλη καταστροφή ήταν οι απότομες λάμψεις δραστηριότητας στα ευαίσθητα όργανα τους εξαπλώθηκαν σε όλο τον κόσμο καθώς τα σεισμικά κύματα που προκλήθηκαν από τον πρώτο σεισμό αντηχούσαν σε όλο τον κόσμο. Λίγες ώρες αργότερα ακολούθησε δεύτερος μεγάλος σεισμός.

Η σχετική ρηχότητα και των δύο σεισμών σήμαινε ότι η ένταση της δόνησης ήταν ιδιαίτερα έντονη. Και καθώς η περιοχή συνεχίζει να τρέμει από τους μετασεισμούς, οι ειδικοί στο Γεωλογικό Ινστιτούτο των Ηνωμένων Πολιτειών προειδοποίησαν ότι όσοι επέζησαν και οι διασώστες που συρρέουν τώρα στην περιοχή για να βοηθήσουν, αντιμετωπίζουν σημαντικούς κινδύνους από κατολισθήσεις.

Αλλά καθώς ο κόσμος αγωνίζεται και στέλνει βοήθεια στους πληγέντες της Τουρκίας και της Συρίας, ορισμένοι αναρωτιούνται γιατί δεν το είδαμε να έρχεται.

Το σύστημα ρηγμάτων της Ανατολικής Ανατολίας όπου σημειώθηκαν οι σεισμοί είναι μέρος μιας τεκτονικής «τριπλής διασταύρωσης» όπου τρεις τεκτονικές πλάκες – οι πλάκες της Ανατολίας, της Αραβίας και της Αφρικής – συντρίβονται μεταξύ τους. Από το 1970, μόνο τρεις σεισμοί μεγέθους 6 Ρίχτερ ή μεγαλύτεροι έπληξαν την περιοχή και πολλοί γεωλόγοι πίστευαν ότι ένας μεγάλος σεισμός είχε αργήσει για την περιοχή.

Λοιπόν, γιατί δεν μπορούσαν να το προβλέψουν;

Στην πραγματικότητα, η επιστήμη της πρόβλεψης σεισμών είναι πολύ δύσκολη. Ενώ συχνά υπάρχουν μικρά σημάδια που μπορούν να ανιχνευθούν στα σεισμικά δεδομένα μετά από ένα συμβάν, το να γνωρίζουμε τι να αναζητήσουμε και να το χρησιμοποιήσουμε για να κάνουμε προβλέψεις εκ των προτέρων είναι πολύ πιο δύσκολο.

«Όταν προσομοιώνουμε τους σεισμούς στο εργαστήριο, μπορούμε να δούμε να συμβαίνουν όλες αυτές οι μικρές αστοχίες – υπάρχουν κάποιες ρωγμές και κάποιες ατέλειες που εμφανίζονται πρώτα», λέει ο Chris Marone, καθηγητής γεωεπιστημών στο Πανεπιστήμιο Sapienza της Ρώμης, στην Ιταλία και στο Πανεπιστήμιο Penn State. στην Πενσυλβάνια των ΗΠΑ.

«Όμως έξω στη φύση υπάρχει μεγάλη αβεβαιότητα σχετικά με το γιατί συχνά δεν βλέπουμε προειδοποιήσεις ή ενδείξεις ότι πρόκειται να γίνει ένας μεγάλος σεισμός».

Από την πλευρά τους οι γεωλόγοι προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν σύγχρονες επιστημονικές μεθόδους για την πρόβλεψη των σεισμών τουλάχιστον από τη δεκαετία του 1960, αλλά με μικρή επιτυχία.

Ένας μεγάλος λόγος γι’ αυτό, λέει ο Marone, είναι η πολυπλοκότητα των συστημάτων σφαλμάτων. Επίσης, υπάρχει πολύς σεισμικός θόρυβος – η Γη διαρκώς βουίζει – κάτι που όταν συνδυάζεται με τον ανθρωπογενή κρότο από την κυκλοφορία των οχημάτων, της οικοδομικής εργασίας και της καθημερινής ζωής, καθιστά δύσκολο τον εντοπισμό καθαρών σημάτων.

Σύμφωνα με το Γεωλογικό Ινστιτούτο των Ηνωμένων Πολιτειών, χρειάζονται τρία πράγματα για να υπάρξει μια πραγματικά χρήσιμη πρόβλεψη σεισμού – η τοποθεσία όπου θα συμβεί, πότε θα συμβεί και πόσο μεγάλο θα είναι το συμβάν. Μέχρι στιγμής, λένε, κανείς δεν μπορεί να το κάνει αυτό με βεβαιότητα.

Αντίθετα, οι γεωλόγοι μπορούν να διατυπώσουν ποιες είναι οι καλύτερες εικασίες τους σε «χάρτες κινδύνου», όπου υπολογίζουν την πιθανότητα ενός σεισμού μέσα σε ένα χρονικό πλαίσιο αρκετών ετών.

Αν και αυτά μπορούν να βοηθήσουν σε κάποιο βαθμό σχεδιασμού, όπως η βελτίωση των προτύπων δόμησης στις περιοχές που κινδυνεύουν περισσότερο, δεν παρέχεται το επίπεδο πρόβλεψης που απαιτείται για την παροχή έγκαιρων προειδοποιήσεων στο κοινό ώστε να τους επιτραπεί να εκκενώσουν το μέρος ή να βρουν καταφύγιο. Και δεν μπορούν όλοι όσοι ζουν σε μια σεισμογενή ζώνη να αντέξουν οικονομικά το είδος της υποδομής που απαιτείται για να αντέξουν τους μεγάλους σεισμούς.

«Στην Τουρκία και τη Συρία, υπήρχαν πολλοί παράγοντες που χτυπούσαν το «καμπανάκι» ότι τα κτίρια ήταν σε κατάσταση έτοιμα να καταρρεύσουν», λέει ο Marone, συμπληρώνονται ότι «Σε μεγάλο μέρος του δυτικού κόσμου υπήρξαν κώδικες σεισμικής ενίσχυσης που εφαρμόστηκαν τις δεκαετίες του 1970 και του 1980. Αλλά κοστίζει πολύ η κατασκευή και η μετασκευή κτιρίων»

Έτσι, οι επιστήμονες αναζητούν τρόπους για να κάνουν τις προβλέψεις σεισμών πιο ακριβείς. Παράλληλα με τα σεισμικά σήματα, οι ερευνητές έχουν αναζητήσει ενδείξεις σε μια μεγάλη ποικιλία σημείων – από τη συμπεριφορά των ζώων έως τις ηλεκτρικές διαταραχές στην ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης.

Πρόσφατα, ωστόσο, υπάρχει μεγάλος ενθουσιασμός σχετικά με τις δυνατότητες της τεχνητής νοημοσύνης να ανιχνεύει το είδος των λεπτών σημάτων που χάνουν οι άνθρωποι. Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης μπορούν να αναλύσουν τεράστιες ποσότητες δεδομένων από παλαιότερους σεισμούς για να αναζητήσουν μοτίβα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη μελλοντικών γεγονότων.

«Αυτό το είδος πρόβλεψης που βασίζεται στη μηχανική μάθηση έχει προκαλέσει μεγάλο ενδιαφέρον», λέει ο Marone. Αυτός και οι συνάδελφοί του έχουν αναπτύξει τα τελευταία πέντε χρόνια αλγόριθμους που είναι ικανοί να ανιχνεύουν αστοχίες σε προσομοιωμένα ρήγματα σεισμών στο εργαστήριο. Χρησιμοποιώντας ογκόλιθους γρανίτη μεγέθους γροθιάς, μπορούν να αναδημιουργήσουν τη συσσώρευση πίεσης και την τριβή που μπορεί να προκύψει σε ένα ρήγμα, αυξάνοντας την πίεση έως ότου το ρήγμα γλιστρήσει, δημιουργώντας αυτό που ονομάζουν “labquakes”.

«Τα ελαστικά κύματα ταξιδεύουν μέσα από το ρήγμα καθώς σπάει σιγά σιγά», λέει ο Marone.

«Μπορούμε να προβλέψουμε πότε θα συμβεί η αστοχία στο εργαστήριο με βάση αυτές τις αλλαγές στις ελαστικές ιδιότητες και τον θόρυβο που προέρχεται από τους προεκτάσεις στην ίδια τη ζώνη του ρήγματος. Θα θέλαμε να το μεταφέρουμε στη Γη, αλλά δεν είμαστε ακόμα εκεί .»

Βέβαια η μεταφορά αυτής της προγνωστικής δύναμης της τεχνητής νοημοσύνης στο μεγαλύτερο, πολύπλοκο περιβάλλον των ζωνών σφαλμάτων του πραγματικού κόσμου είναι πολύ πιο δύσκολη.

Επιστήμονες στην Κίνα έψαχναν για κυματισμούς σε ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια στην ιονόσφαιρα της Γης τις ημέρες που προηγήθηκαν των σεισμών που προκλήθηκαν από αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο πάνω από τις ζώνες ρηγμάτων. Μια ομάδα με επικεφαλής τον Jing Liu στο Ινστιτούτο Προβλέψεων Σεισμών στο Πεκίνο, για παράδειγμα, είπε ότι θα μπορούσε να δει διαταραχές στα ατμοσφαιρικά ηλεκτρόνια πάνω από το επίκεντρο του σεισμού που έπληξε την Baja στη Καλιφόρνια, 10 ημέρες πριν χτυπήσει στις αρχές Απριλίου 2010.

Μια άλλη ομάδα με έδρα το Ισραήλ ισχυρίστηκε πρόσφατα ότι ήταν σε θέση να χρησιμοποιεί μηχανική μάθηση για να προβλέψει μεγάλους σεισμούς 48 ώρες νωρίτερα με ακρίβεια 83%, εξετάζοντας τις αλλαγές στην περιεκτικότητα ηλεκτρονίων στην ιονόσφαιρα τα τελευταία 20 χρόνια.

Η Κίνα εναποθέτει ξεκάθαρα τις ελπίδες της σε αυτές τις ενδείξεις στην ιονόσφαιρα. Το 2018, η Κίνα εκτόξευσε τον Σεισμο-Ηλεκτρομαγνητικό Δορυφόρο της Κίνας (CSES) για την παρακολούθηση για ηλεκτρικές ανωμαλίες στην ιονόσφαιρα της Γης. Πέρυσι, επιστήμονες στο Κέντρο Σεισμών της Κίνας στο Πεκίνο, ισχυρίστηκαν ότι βρήκαν σταγόνες στην πυκνότητα των ηλεκτρονίων στην ιονόσφαιρα δύο εβδομάδες και μία εβδομάδα πριν από τους σεισμούς που έπληξαν την κινεζική ηπειρωτική χώρα τον Μάιο του 2021 και τον Ιανουάριο του 2022. Και πάλι προειδοποιούν ότι ακόμη και με τα δορυφορικά δεδομένα, τα ευρήματά τους απέχουν πολύ από το να μπορέσουν να προβλέψουν έναν επικείμενο σεισμό.

“Δεν μπορούμε να προσδιορίσουμε τη σωστή τοποθεσία όπου θα συμβεί ένας σεισμός”, είπαν, εν μέρει επειδή μεγάλοι σεισμοί μπορούν να προκαλέσουν ρεύματα μακριά από το επίκεντρό τους, γεγονός που καθιστά δύσκολη την επιβεβαίωση της ακριβούς τοποθεσίας.

Άλλοι ερευνητές εναποθέτουν τις ελπίδες τους σε διαφορετικά σήματα. Στην Ιαπωνία, ορισμένοι ισχυρίζονται ότι μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις αλλαγές στους υδρατμούς πάνω από τις ζώνες σεισμού για να κάνουν προβλέψεις. Οι δοκιμές δείχνουν ότι αυτές οι προβλέψεις έχουν ακρίβεια 70%, αν και μπορούν μόνο να πουν ότι ένας σεισμός μπορεί να συμβεί κάποια στιγμή τον επόμενο μήνα. Άλλοι προσπάθησαν να χρησιμοποιήσουν μικροκυματισμούς στη βαρύτητα της Γης που μπορεί να συμβούν πριν από έναν σεισμό.

Όμως, παρά όλους αυτούς τους ισχυρισμούς, κανένας δεν ήταν σε θέση να προβλέψει με επιτυχία πού και πότε θα συμβεί ένας σεισμός πριν συμβεί.

«Απλώς δεν έχουμε την υποδομή για να κάνουμε το είδος της παρακολούθησης που θα χρειαζόμασταν», λέει ο Marone.

«Ποιος θα διαθέσει 100 εκατομμύρια δολάρια (83 εκατομμύρια λίρες) για να εγκαταστήσει ένα σύνολο σεισμομέτρων του είδους που χρησιμοποιούμε στο εργαστήριο για την παρακολούθηση ενός ρήγματος; Ξέρουμε πώς να προβλέψουμε εργαστηριακούς σεισμούς, αλλά αυτό που δεν ξέρουμε είναι αν όλη αυτή η γνώση μπορεί πραγματικά να μεταφερθεί στην πολυπλοκότητα των ρηγμάτων του πραγματικού κόσμου. Το ρήγμα της Ανατολικής Ανατολίας, για παράδειγμα, βρίσκεται σε μια πολύπλοκη περιοχή του κόσμου – όχι ένα απλό επίπεδο ρήγματος αλλά ένα σωρό πράγματα που ενώνονται».

Και ακόμη και με την ικανότητα να γίνονται καλύτερες προβλέψεις, εξακολουθεί να υπάρχει το ερώτημα τι να κάνουμε με όλες αυτές τις πληροφορίες. Μέχρι να βελτιωθεί η ακρίβεια, η εκκένωση ολόκληρων πόλεων ή η απαίτηση από τους ανθρώπους να μείνουν μακριά από κτίρια που κινδυνεύουν μπορεί να είναι δαπανηρή εάν γίνουν λάθη. Αλλά ο Marone κοιτάζει τον κόσμο των μετεωρολογικών προβλέψεων για κάποια ένδειξη για το τι μπορεί να συμβεί εάν βελτιωθούν τα δεδομένα.

«Προβλέπουν ήδη μεγάλα καιρικά φαινόμενα με κάποια ακρίβεια εκ των προτέρων», λέει ο Marone. Αυτό επιτρέπει στις κυβερνητικές υπηρεσίες να προετοιμάζουν αντιδράσεις έκτακτης ανάγκης σε γεγονότα όπως οι τυφώνες και να εκδίδουν προειδοποιήσεις σε μέλη του κοινού που μπορούν να τους βοηθήσουν να διατηρηθούν ασφαλείς. Το να μπορέσουμε να κάνουμε κάτι παρόμοιο για τους σεισμούς είναι ακόμη χρόνια μακριά, λέει ο Marone. «Δεν είμαστε κοντά σ’ αυτό αυτή τη στιγμή».

Ένας τομέας όπου η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να διαδραματίσει πιο άμεσο ρόλο είναι τα γεγονότα που συμβαίνουν αμέσως μετά από έναν σεισμό. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Tohoku και στο Πανεπιστήμιο Renmin της Κίνας έχουν αναπτύξει εργαλεία, στα οποία χρησιμοποιούν την τεχνητή νοημοσύνη για να ταξινομήσουν τις ζημιές που προκαλούνται από φυσικές καταστροφές από δορυφορικές εικόνες, ώστε οι κυβερνήσεις και οι ομάδες διάσωσης να μπορούν να σταλούν εκεί όπου υπάρχει μεγαλύτερη ανάγκη. Χρησιμοποιεί αλγορίθμους για την εκτίμηση των ζημιών των κτιρίων και τον εντοπισμό των κατασκευών που έχουν καταστραφεί ολοσχερώς ή είναι δυνητικά επικίνδυνες.

Επίσης υπάρχουν ελπίδες ότι οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη διατήρηση της ασφάλειας των διασωστών και των επιζώντων από σεισμούς, βοηθώντας στην καλύτερη πρόβλεψη των μετασεισμών που θα ακολουθήσουν έναν μεγάλο σεισμό. Αυτά μπορεί να αποτελέσουν τεράστιο κίνδυνο μετατοπίζοντας κτίρια που έχουν παραμείνει ασταθή από τον αρχικό σεισμό, προκαλώντας περαιτέρω καταστροφές.

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, για παράδειγμα, έχουν αναπτύξει τη βαθιά μάθηση – μια μορφή μηχανικής μάθησης – για να μελετήσουν μοτίβα μετασεισμών με την ελπίδα ότι μπορούν να προβλεφθούν.

«Έχουμε κατανοήσει καλά τι συμβαίνει μετά από ένα μεγάλο γεγονός και γιατί συμβαίνουν μετασεισμοί», λέει ο Marone.

Η αλήθεια είναι πως δεν χρειάζεται να γνωρίζετε πολλά για τους σεισμούς και τους μετασεισμούς για να γίνει αντιληπτό ότι αυτό που συνέβη στην Τουρκία και την Συρία είναι μία ιδιαίτερα ασυνήθιστη κατάσταση, όπου δύο μεγάλοι σεισμοί σημειώθηκαν ο ένας μετά τον άλλον.

Πηγή: BBC – Κεντρική εικόνα: Στιγμιότυπο Βίντεο (Glomex-Euronews)