Северным странам угрожает опасное природное явление, предупреждают ученые. На севере Европы, США и Канады в начале зимы возникают странные подземные толчки, дрожат дома, разрушаются дороги. Но сейсмографы не фиксируют глубоких очагов.
«Трясся весь дом»
Рано утром 2 января 1999-го громкие удары и подземные толчки разбудили жителей Рэндольфа в американском штате Массачусетс. В полицию поступили десятки тревожных звонков, люди выбегали на улицу в мороз.
«Весь дом ходил ходуном, картины падали со стен, звенели стаканы в буфете, оконные стекла, выли автомобильные сирены», — писали местные газеты. Люди гадали, что это: землетрясение или взрыв.
В науке это называют морозобойными сотрясениями. Происходят они в северных районах при резком падении температуры воздуха и раньше никогда не привлекали большого внимания.
О морозотрясениях сообщали уже в XIX веке, хотя в то время их путали с тектоническими. Наиболее полно историю этого явления изучил Андрей Никонов из Института физики Земли имени Шмидта РАН.
Жителям севера Европейской равнины и Сибири оно было хорошо знакомо. О том свидетельствуют газетные заметки, научные отчеты и данные сейсмостанций. Наложение числа событий на временную шкалу показывает заметное тяготение подземных толчков к зимним месяцам, особенно к январю.
В 1912-м немецкий ученый Гутенберг предположил, что это связано с замерзанием почвы. Но обратили внимание на его работы лишь во второй половине XX века.
Обобщив исторические и современные данные, Никонов сделал следующие выводы. Морозобойные сотрясения происходят только зимой (при особо сильных морозах) ночью или рано утром. Их вероятность выше, если рядом есть низменности, водоемы, влажный грунт, земля свободна от снега. Обязательное условия — резкое падение температуры воздуха на 10-20 градусов.
Толчки ощущаются на сотни метров вокруг, максимум — несколько километров. Сопровождаются треском, шумом, подземным грохотом. Нередко образуются разломы и трещины.
В прошлые эпохи, более холодные, чем нынешняя, морозобойные сотрясения были чаще, считает американский геолог Патрик Барош. Они участвовали в формировании полигональных структур позднего плейстоцена. Материал, которым заполнены древние трещины, схож с тем, что находят в современных.
Морозотрясения близки ледовым ударам, известным исследователям Антарктиды. Это явление также изучают во льдах озера Байкал.
Где промерзло, там и рвется
Морозобойные сотрясения происходили в последние годы в Финляндии, США (в Чикаго), Канаде (в Оттаве и провинции Альберта). Так, о серии подземных толчков 6 января 2016-го сообщили жители финского Оулу. Они слышали громкие удары, ощущали колебания почвы, а потом увидели в земле трещины.
Сейсмостанция в 14 километрах зафиксировала серию необычных локальных толчков, сопровождающихся волнами Рэлея большой амплитуды. Это указывало на то, что их источник находится близко к поверхности.
В тот день резко похолодало. Так что сотрясения были вызваны особыми погодными условиями.
Обычно морозобойные сотрясения не сильнее пяти баллов, это не очень опасно. Но они могут причинить ущерб.
Особенно уязвимы дороги и другие поверхности, свободные от снега. В недавнем исследовании ученые из Университет Оулу выявили еще один источник морозотрясений — болота, места, где скапливается вода дождливой осенью или в начале зимы, во время оттепели. Как только ударят морозы, когда температура в считанные часы падает до минус 20 градусов, вода схватывается, в почве возникает напряжение. Образуются трещины, происходят подземные толчки, сравнимые с землетрясениями, горными взрывами.
Для этого грунт должен промерзнуть минимум на пять сантиметров. Трещины бывают очень глубокими и могут повредить здания, фундаменты, газопроводы, дороги.
«На фоне изменения климата необычные погодные явления привлекли внимание широкой общественности. Морозобойные сотрясения случаются чаще, чем мы думаем», — отмечает один из авторов работы Кари Моизио. Толчки этого типа в северных регионах повсеместны, но их мало изучали сейсмическими методами, добавляет он.
Ученые установили две сейсмостанции рядом с Оулу и записали все толчки, произошедшее зимой 2022-2023-го, а также температуру почвы. В течение нескольких дней, когда температура воздуха быстро снижалась — на градус в час, местные жители сообщали о подземных сотрясениях, необычных звуках. Это помогло выделить сигналы морозотрясений. Их источник располагался рядом, в болотах.
Морозотрясения, вероятно, можно предсказать, исходя из погодных условий. Также более детальные исследования помогут оценить территории в зоне риска и предотвратить разрушение инфраструктуры. Ученые намерены создать систему предупреждения на основе анализа почв и спутниковых данных.
Требует наблюдения
«Криосейсм, или морозотрясение, — это необычное и довольно редкое сейсмическое явление, которое к тому же весьма сложно зафиксировать и подтвердить. Сейсмическая активность проявляется в тех случаях, когда из-за сильных морозов промерзает не только земля, но и подземные воды, которые, замерзая, начинают расширяться, создавая давление на почву», — комментирует председатель общественного совета при Росгидромете, статс-секретарь Экологической палаты России Вадим Петров.
«Морозотрясение — сейсмическое событие, вызванное внезапным растрескиванием или напряжением мерзлого грунта или горных пород, насыщенных водой или льдом. Иногда их ошибочно принимают за обычные землетрясения, но есть отличия. У морозотрясений небольшая магнитуда, их могут не регистрировать сейсмографы. Кроме того, события сильно локализованы и в некоторых случаях не распространяются более чем на несколько сотен метров от источника», — добавляет педагог высшей квалификационной категории, методист по географии Домашней школы «ИнтернетУрок» Михаил Волков.
По словам Петрова, для возникновения криосейсмической активности необходимо совпадение минимум трех условий: дождь пропитывает землю, почва лишена снежного покрова, температура резко падает.
«Нужны низкие температуры», — уточняет Волков. Вот почему это явление характерно для США, Канады, Финляндии, Исландии, Дании. В России морозотрясения возникают в северных и северо-восточных регионах, а также в Якутии, Иркутской области, Красноярском крае.
В научной литературе, говорит Петров, иногда высказывают предположения о связи между глобальным изменением климата и частотой криосейсмов.
«Ученые видят причину в более резких перепадах температуры воздуха», — поясняет Волков.
Согласно официальным отчетам, на территории России подобных явлений не зафиксировано, отмечает Вадим Петров.
«Для наблюдении за ними запущена государственная система фонового мониторинга мерзлоты, состоящая из 140 опорных пунктов непрерывного слежения за температурой грунтов», — сообщает эксперт.
По его данным, в мае этого года в Салехарде открыт первый пункт мониторинговой системы. Комплексная сеть наблюдения за мерзлотой будет развернута до конца 2025 года на всей территории криолитозоны, которая охватывает большую часть Российской Федерации.
