Відкрийте цікавий зв’язок між землетрусами та космічним випромінюванням

Вчені виявили сильний статистичний зв’язок між змінами космічного випромінювання та сейсмічної активності, що може допомогти передбачити землетруси. Однак здатність передбачати конкретні місця залишається незрозумілою, і це відкриття призвело до інтригуючих питань щодо можливого впливу таких явищ, як потоки темної матерії.

Існує чітка статистична кореляція між глобальною сейсмічною активністю та змінами в інтенсивності космічного випромінювання, зареєстрованого на поверхні нашої планети, яка може допомогти передбачити землетруси. Дивно, але він показує частоту, яка вислизає від очевидного фізичного пояснення.

Сильні землетруси зазвичай призводять до численних людських втрат і величезних матеріальних втрат. Масштаби трагедії можна було б значно зменшити, якби ми мали можливість передбачити час і місце таких катастрофічних подій. Проект CREDO, ініційований у 2016 році Інститутом ядерної фізики Польської академії наук (IFJ PAN) у Кракові, намагається перевірити відому раніше гіпотезу про те, що землетруси можна передбачити, спостерігаючи зміни в… космічному випромінюванні. Статистичний аналіз показав, що між цими двома явищами справді існує зв’язок, але вони показують характеристики, яких ніхто не очікував.

Міжнародний проект CREDO (Highly Distributed Cosmic Ray Observatory) — це віртуальна обсерваторія космічних променів, відкрита для всіх, яка збирає та обробляє дані не лише з наукових детекторів високого класу, а й з великої кількості менших детекторів, серед яких CMOS. датчики в смартфонах Спосіб (щоб перетворити смартфон на детектор космічного випромінювання, просто встановіть безкоштовний додаток CREDO Detector). Однією з головних місій CREDO є моніторинг глобальних змін потоку вторинного космічного випромінювання, що досягає поверхні нашої планети. Це випромінювання інтенсивно створюється в стратосфері Землі в межах так званого максимуму Регенера-Пфотцера, де частинки первинного космічного випромінювання стикаються з молекулами газу в нашій атмосфері та починають ланцюжок вторинних частинок.

На перший погляд може здатися дивною ідея зв’язку між землетрусами та космічним випромінюванням, яке у своїй основній формі надходить до нас переважно від Сонця та далекого космосу. Проте його фізична основа цілком зрозуміла», – стверджує доктор Пьотр Хумола (IFJ PAN і AstroCeNT CAMK PAN), координатор CREDO та перший автор статті, яка описує відкриття в Journal of Terrestrial Atmospheric and Heliophysics.

Основна ідея тут полягає в тому, щоб зазначити, що вихрові струми в рідкому ядрі нашої планети відповідають за створення магнітного поля Землі. Це поле відхиляє шляхи заряджених частинок первісного космічного випромінювання. Таким чином, якщо сильні землетруси пов’язані зі збуреннями в потоках речовини, які рухають динамо-машину Землі, ці збурення змінять магнітне поле, що, у свою чергу, вплине на траєкторії частинок первинного космічного випромінювання залежно від динаміки. збурень на нашій планеті. У результаті наземні детектори повинні побачити деякі зміни в кількості виявлених вторинних частинок космічного випромінювання.

Фізики CREDO проаналізували дані про інтенсивність космічного випромінювання з двох станцій проекту бази даних нейтронного монітора (зібрані за останні півстоліття) і обсерваторії П’єра Оже (з 2005 року). Вибір обсерваторій був зумовлений тим, що вони розташовані по різні боки екватора і використовують різні методи виявлення. Аналіз включав зміни в сонячній активності, як показано в базі даних, яку підтримує Solar Effects Data Analysis Center. Основні відомості про сейсмічну активність Землі, в свою чергу, були отримані від Геологічної служби США.

Аналіз проводився з використанням кількох статистичних методів. У кожному випадку протягом досліджуваного періоду виявилася чітка кореляція між змінами інтенсивності вторинного космічного випромінювання та загальною магнітудою всіх землетрусів з магнітудою більше або рівною 4. Важливо, що ця кореляція стає очевидною лише тоді, коли дані космічних променів показати на 15 днів вперед відносно сейсмічних даних. Це хороша новина, оскільки вона вказує на те, що майбутні землетруси можна виявити набагато раніше.

На жаль, з аналізів не зрозуміло, чи можна визначити місця лиха. Кореляції між змінами інтенсивності космічного випромінювання та землетрусами не відображаються в аналізі конкретних місць. Вони з’являються лише при врахуванні сейсмічної активності в глобальному масштабі. Цей факт може означати, що в змінах інтенсивності космічних променів можна побачити явище, яке переживає наша планета в цілому.

“У науковому світі вважається, що відкриття вважається зробленим, коли статистичний рівень достовірності підтверджуючих даних досягає п’яти сигм, або стандартних відхилень. Для спостережуваної кореляції ми отримуємо більше шести сигм, що означає, що існує менше, ніж один на мільярд шансів, що кореляція Це пов’язано з випадковістю. Отже, у нас є дуже хороша статистична база, щоб стверджувати, що ми виявили явище, яке справді існує. Єдине питання в тому, чи це справді якого ми очікували?” – запитує доктор Хомола.

Дійсно, виявилося, що глобальний характер спостережуваного явища та 15-денне випередження сейсмічної активності, очевидно в космічному випромінюванні, не єдині захоплюючі таємниці, пов’язані з відкриттям. Найбільший подив викликає поширеність асоціації – явище, якого ніхто не очікував. Аналіз показує, що максимальна кореляція відбувається кожні 10-11 років, період, який можна порівняти з циклом сонячної активності. Однак це зовсім не відповідає максимальної активності нашої зірки!

Крім того, існують інші загальні періодичні періоди невідомої природи як у космічних променях, так і в сейсмічних даних. Приклади включають періодичні зміни сейсмічної активності та інтенсивності вторинного космічного випромінювання протягом циклу, що відповідає зоряній добі Землі (дорівнює ~24 годинам мінус ~236 секунд). Чи може бути так, що космічні та сейсмічні асоціації викликані агентом, що досягає нас з-за меж Сонячної системи, здатним одночасно створювати випромінювання та сейсмічні ефекти? Яке звичайне фізичне явище може якісно пояснити явні кореляції?

Відсутність класичних пояснень спостережуваної циклічності змушує задуматися про можливу роль інших, менш класичних явищ. Одним із таких факторів може бути проходження Землі через потік темної матерії, який модифікується Сонцем та іншими масивними тілами в нашій планетній системі. Земля з її великим магнітним полем є дуже чутливим детектором частинок, набагато більшим, ніж штучні детектори. Тому доцільно дозволити можливість реагування на явища, які не видно поточними вимірювальними приладами.

«Незалежно від джерела спостережуваної періодичності, найважливішим на даному етапі дослідження є те, що ми показали зв’язок між космічним випромінюванням, зафіксованим на поверхні нашої планети, та її сейсмічністю — і якщо взагалі ми можемо бути впевнені, що наше спостереження вказує на абсолютно нові та захоплюючі дослідницькі можливості”, – підсумовує доктор Гумола.

Довідка: «Спостереження великомасштабних первинних кореляцій між космічними променями та землетрусами з періодичністю, подібною до сонячного циклу» П. Хомола, В. Марченко, А. Наполітано, Р. Даміан, Р. Гузік, Д. Альварес-Кастільо , S. Stuglik, O. Ruimi, O. Skorenok, J. Zamora-Saa, JM Vaquero, T. Wibig, M. Knap, K. Dziadkowiec, M. Karpiel, O. Sushchov, JW Mietelski, K. Gorzkiewicz, N. Забарі, К. Алмейда Чемінант, Б. Ідзковскі, Т. Булік, Г. Бхатта, Н. Буднєв, Р. Камінський, М. В. Медведєв, К. Козак, О. Бар, Ł. Bibrzycki, M. Bielewicz, M. Frontczak, P. Kovács, B. Łozowski, J. Miszczyk, M. Niedźwiecki, L. del Peral, M. Piekarczyk, MD Rodriguez Frias, K. Rzecki, K. Smelcerz, T., Й. Стасієлак та А.А. Турсунов, 13 квітня 2023 р. Доступно тут. Журнал фізики атмосфери, Сонця і Землі.
DOI: 10.1016/j.jastp.2023.106068