Het vinden van een voorspellend patroon van aardbevingen is essentieel om op de uitkijk te staan.
In het hart van de Zwitserse Alpen, meer dan een kilometer onder de grond, doet een team wetenschappers iets dat bijna krankzinnig klinkt: echte aardbevingen opwekken. En het is niet zo dat ze een of ander land willen vernietigen, maar juist het tegenovergestelde: ze willen aardbevingen beter begrijpen om ‘waarschuwingen’ te zoeken voordat ze plaatsvinden.
Op dit moment is er veel mysterie rond aardbevingen, omdat we niet echt weten hoe ze gebeuren en dit betekent dat we geen duidelijke informatie hebben over wanneer ze gaan gebeuren in een bepaald gebied. En dit is iets fundamenteels voor ons, want als we een ‘getuige’ hebben die ons waarschuwt dat er een aardbeving op komst is, kunnen we de bevolking waarschuwen zodat ze zichzelf kan beschermen en aanzienlijke menselijke en materiële verliezen kan voorkomen.
Het idee
Het FEAR-project (Fault Activation an Earthquake Rupture), geleid door onderzoekers van de ETH Zürich, probeert een antwoord te vinden op de grote vraag: hoe kunnen we de signalen detecteren die een aardbeving aankondigen voordat deze plaatsvindt?
Daartoe hebben geologen in het ondergrondse laboratorium Bedretto een tunnel geboord door een actieve breuk. Door gecontroleerde injectie van water – en binnenkort heet water – wekken ze microaardbevingen op met een magnitude van minder dan 1. Hun doel is om met een dicht verspreid netwerk van sensoren te observeren hoe breuken ontstaan en welke fysieke omstandigheden ze veroorzaken.
Maar waarom de Alpen? Waarom de Alpen? In dit geval zijn de natuurlijke omstandigheden in de Alpen ideaal voor deze experimenten. De enorme druk van de bergen op de breuken genereert spanningen die bij de kleinste verandering seismische energie kunnen vrijmaken. Zo weten ze dat er op een bepaald moment een aardbeving zal plaatsvinden en anticiperen en controleren ze daarop met veel meetapparatuur.
Opzettelijk schudden van de aarde
De microaardbevingen die door het Zwitserse team worden opgewekt, hebben een merkwaardige parallel met een andere praktijk die om minder wetenschappelijke redenen bekend is: de seismiciteit die wordt opgewekt door de fracking-industrie. In regio’s als Oklahoma en Texas heeft het dumpen van afvalwater in diepe putten ook duizenden kleine aardbevingen veroorzaakt, waardoor wetenschappers waardevolle modellen hebben gekregen van hoe water de wrijving tussen platen verandert.
Maar het FEAR-project verschilt in detail van wat de industrie voor haar werk kan doen: absolute controle over de omgeving. Terwijl industriële activiteiten ongewenste aardbevingen veroorzaken, kunnen deze niet onder controle worden gehouden. Maar in de Alpen is het specifieke doel om te weten wat er gebeurt in de seconden voor een breuk.
In 2024 en 2025 zullen hun tests worden opgeschaald om aardbevingen van magnitude 1 te triggeren, een niveau dat zwak genoeg is om niet waarneembaar te zijn aan het oppervlak, maar voldoende om de spanningstoestand van een breuk te veranderen. Als ze specifieke patronen kunnen correleren met de vrijgekomen energie, zouden ze voorspellende modellen voor actieve seismische zones kunnen opstellen die een doorbraak zouden betekenen in het begrijpen hoe de aarde haar interne energie vrijgeeft.
Ze zijn niet de enigen
Er zijn veel vergelijkbare projecten in verschillende landen die aardbevingen proberen te begrijpen. In Japan bijvoorbeeld boort het Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment (NanTroSEIZE) in de zeebodem voor de kust om de breuklijn te bereiken waar in de toekomst grote aardbevingen worden verwacht. Dit is essentieel als we het hebben over een gebied dat zwaar wordt getroffen door aardbevingen.
In IJsland heeft het DEEP EGS-programma (Enhancing Geothermal Systems) ook veel micro-aardbevingen geregistreerd door de injectie van geothermische vloeistoffen, wat directe gegevens oplevert over hoe breuken instabiel worden.
Een grote uitdaging
De uitdaging blijft ontmoedigend: geen enkel model is in staat gebleken om een aardbeving te voorspellen met nauwkeurigheid in tijd en ruimte. Maar experimenten zoals die in het Bedretto Underground Lab bieden iets dat nog niet eerder bestond: een manier om de werkelijke fysica van seismische breukinitiatie te bestuderen.
