Нейтронный детектор почувствовал землетрясения за сотни километров

Еще в 70-х годах прошлого века считалось, что прогнозирование землетрясений является технически решаемой задачей. Однако к 90-м годам стало ясно, что некоторые объективные сигналы, позволяющие предсказать близкие сейсмические события, вроде бы и существуют, но корректно интерпретировать их чрезвычайно сложно. Многие корреляции такого рода до сих пор оспариваются.

Одним из подобных сигналов является уровень радона-222. Он появляется в горных породах за счет распада тяжелых элементов, но на поверхности обычно встречается в очень малых концентрациях. Незадолго до землетрясения близко к зоне сейсмической активности возникают микротрещины, через которые радон просачивается наверх. Поэтому перед землетрясением происходит серьезный всплеск его концентрации.

Однако часто радоновые всплески происходят довольно далеко — до сотен километров — от точек будущих сейсмических событий. А вот в более близких точках радоновый всплеск у поверхности почвы зарегистрировать не удается. Кроме того, точно отслеживать уровень радона проблематично, поскольку вероятность его обнаружения зависит не только от концентрации газа в воздухе, но и от степени вентиляции в подвалах, где находятся датчики, от скорости ветра в приземных впадинах, от уровня влажности воздуха и ряда других моментов.

Авторы новой работы использовали детектор тепловых — то есть медленных нейтронов, установленный под землей в районе Тибетского плато, на высоте 4,3 километра над уровнем моря. В 2015 году он стабильно регистрировал всплески уровня тепловых нейтронов — как раз перед и во время двух землетрясений среднего магнитуды в Непале, в 580-690 километрах от местонахождения детектора. В ряде случаев сигналы регистрировались за несколько дней до самого сейсмического события.

Кроме этого, в графике регистрации нейтронов от радона кроме волн, связанных с землетрясениями, есть и более короткие волны, зависящие от температуры, в том числе — средней температуры верхних слоев почвы. Учет различий между стандартными суточными колебаниями и аномальными колебаниями перед и во время сейсмических толчков позволяет вычленить именно «сейсмическую» компоненту в нейтронном потоке.

Детектор нейтронов, с помощью которого были сделаны наблюдения, сравнительно новой конструкции, ранее предложенной Институтом ядерных исследований РАН (исследователи из него есть среди авторов работы). Он использует сцинтилляционные (то есть дающие определенные порции светового излучения при взаимодействии с отслеживаемым типом нейтронов) пластины на основе фторида лития и соединения цинка серы и серебра. При это сам детектор довольно компактен. В теории, новая работа указывает на возможность изучения землетрясений принципиально новым методом, а в перспективе — и удаленного мониторинга угрозы подобных событий. Окончательно прояснить существования возможности такого рода могут только дальнейшие наблюдения нейтронов в зонах, относительно близких к основным сейсмически опасным участкам земной коры.