Интригующая корреляция между землетрясениями и космическим излучением

Существует четкая статистическая корреляция между глобальной сейсмической активностью и изменениями интенсивности космического излучения, зарегистрированными на поверхности нашей планеты, что потенциально помогает предсказывать землетрясения. Удивительно, но она демонстрирует периодичность, которая ускользает от однозначной физической интерпретации.

Проект CREDO, инициированный в 2016 году Институтом ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN) в Кракове, пытается проверить ранее известную гипотезу о том, что землетрясения потенциально можно предсказать, наблюдая за изменениями в космическом излучении.

Статистический анализ показал, что корреляция между этими двумя явлениями действительно существует, но проявляет характеристики, которых никто не ожидал.

Международный проект CREDO (обсерватория космических лучей Extremely Distributed Observatory) - это виртуальная обсерватория космических лучей, открытая для всех, которая собирает и обрабатывает данные не только со сложных научных детекторов, но и с большого количества детекторов меньшего размера, среди которых лидируют CMOS-датчики в смартфонах (чтобы превратить смартфон в детектор космических лучей, просто установите бесплатное приложение CREDO Detector).

Одной из главных задач CREDO является мониторинг глобальных изменений потока вторичного космического излучения, достигающего поверхности нашей планеты. Это излучение генерируется в стратосфере Земли наиболее интенсивно в пределах так называемого максимума Регенера-Пфотцера, где частицы первичного космического излучения сталкиваются с молекулами газа нашей атмосферы и инициируют каскады вторичных частиц.

"На первый взгляд идея о том, что существует связь между землетрясениями и космическим излучением, в его первичной форме достигающим нас в основном от солнца и из глубокого космоса, может показаться странной. Однако его физические основы полностью рациональны", - говорит доктор Петр Хомола (IFJ PAN и AstroCeNT CAMK PAN), координатор CREDO и первый автор статьи, описывающей открытие в Журнале атмосферной и солнечно-земной физики.

Основная идея здесь заключается в наблюдении, что вихревые токи в жидком ядре нашей планеты ответственны за генерацию магнитного поля Земли. Это поле отклоняет траектории заряженных частиц первичного космического излучения. Таким образом, если сильные землетрясения если бы они были связаны с возмущениями в потоках вещества, приводящих в движение динамо-машину Земли, эти возмущения изменили бы магнитное поле, что, в свою очередь, повлияло бы на траектории частиц первичного космического излучения способом, который зависит от динамики возмущений внутри нашей планеты.

В результате наземные детекторы должны увидеть некоторые изменения в количестве обнаруженных частиц вторичных космических лучей.

Физики CREDO проанализировали данные об интенсивности космических лучей с двух станций проекта Neutron Monitor Database project (собранные за последние полвека) и обсерватории Пьера Оже (собранные с 2005 года). Выбор обсерваторий был обусловлен тем фактом, что они расположены по обе стороны экватора и используют разные методы обнаружения. Анализ включал изменения солнечной активности, как описано в базе данных, поддерживаемой Центром анализа данных о влиянии Солнца. Ключевая информация о сейсмической активности Земли, в свою очередь, была получена из программы геологической службы США.

Анализ проводился с использованием нескольких статистических методов. В каждом случае за исследуемый период выявилась четкая корреляция между изменениями интенсивности вторичного космического излучения и суммарной магнитудой всех землетрясений с магнитудами, превышающими или равными 4. Важно отметить, что эта корреляция становится очевидной только тогда, когда данные о космических лучах сдвигаются на 15 дней вперед относительно сейсмических данных. Это хорошая новость, поскольку она предполагает возможность заблаговременного обнаружения предстоящих землетрясений.

К сожалению, из анализов неясно, будет ли возможно точно определить местоположения катаклизмов. Корреляции между изменениями интенсивности космических лучей и землетрясениями не очевидны при анализе конкретных местоположений. Они появляются только тогда, когда сейсмическая активность принимается во внимание в глобальном масштабе. Этот факт может означать, что в изменениях интенсивности космических лучей можно увидеть явление, которому подвержена наша планета в целом.

"В научном мире принято считать, что открытие можно считать сделанным, когда уровень статистической достоверности подтверждающих данных достигает пяти сигм, или стандартных отклонений. Для наблюдаемой корреляции мы получили более шести сигм, что означает менее одного шанса на миллиард, что корреляция обусловлена случайностью. Таким образом, у нас есть очень хорошая статистическая основа для утверждения, что мы обнаружили действительно существующее явление. Вопрос только в том, действительно ли это то, чего мы ожидали?" задается вопросом доктор Хомола.

Действительно, оказывается, что глобальный характер наблюдаемого явления и 15-дневный рост сейсмической активности, проявляющийся в космическом излучении, - не единственные интригующие загадки, связанные с открытием. Главным сюрпризом является крупномасштабная периодичность корреляции — явление, которого никто не ожидал. анализы показывают, что максимум корреляции наступает каждые 10-11 лет, период, аналогичный циклу солнечной активности. Однако он совсем не совпадает с максимальной активностью нашей звезды.

Кроме того, существуют и другие общие периодичности неизвестной природы как в космических лучах, так и в сейсмических данных. Примеры включают периодические изменения сейсмической активности и интенсивности вторичного космического излучения в течение цикла, соответствующего земным звездным суткам (равным 24 часам минус ~236 секунд).

Может ли тогда быть, что космически-сейсмические корреляции вызваны каким-то фактором, достигающим нас из-за пределов Солнечной системы, способным одновременно вызывать радиационные и сейсмические эффекты? Только какое обычное физическое явление могло бы хотя бы качественно объяснить очевидные корреляции?

Отсутствие классических объяснений наблюдаемой периодичности провоцирует рассмотрение возможной роли других, менее общепринятых явлений. Одним из них может быть прохождение Земли через поток темной материи, модулируемый солнцем и другими массивными телами в нашей планетной системе.

Земля, с ее большим магнитным полем, является чрезвычайно чувствительным детектором частиц, во много раз большим, чем детекторы, созданные человеком. Поэтому разумно учитывать возможность того, что он может реагировать на явления, невидимые для существующих измерительных устройств.

"Независимо от источника наблюдаемой периодичности, самым важным на данном этапе исследования является то, что мы продемонстрировали связь между космическим излучением, зарегистрированным на поверхности нашей планеты, и ее сейсмичностью — и если мы в чем-то можем быть уверены, так это в том, что наши наблюдения указывают на совершенно новые и захватывающие исследовательские возможности", - заключает доктор Хомола.