В сентябре 2023 года по всему миру геофизики и сейсмологи обнаружили необычный и устойчивый сейсмический сигнал, который повторялся с периодичностью примерно в 90 секунд и продолжался в течение девяти дней. После краткой паузы этот таинственный процесс возобновился спустя месяц и длился ещё около недели. Учёные задались вопросом, что могло вызвать столь необычные колебания Земли, охватившие целые сутки и заметные на сейсмических приборах по всему земному шару. В новых исследованиях, проведённых учёными Оксфордского университета, появилась первое прямое доказательство причины этих явлений, раскрывающее тайну, которую до этого времени удавалось лишь предполагать. Главной загадкой стало то, что колебания поддерживались с высокой точностью временного интервала — каждый цикл длился порядка 90 секунд с частотой около 10,88 миллигерц.
В предыдущих гипотезах высказывалась версия, что источник может быть связан с гигантскими цунами, вызванными оползнями в районе Диксон-Фьорда — удалённой части Восточной Гренландии. Считалось, что волны, возникшие вследствие этих оползней, застряли внутри узкого фьорда, образовав так называемые сеиши — стоячие волны, которые многократно отражаются между берегами, создавая периодические качания водной поверхности и, как следствие, вызвав колебания земной коры. Однако до недавнего времени прямых доказательств наличия подобных волн не было. Революция в понимании этого феномена стала возможной благодаря спутнику Surface Water and Ocean Topography (SWOT), запущенному в декабре 2022 года. В отличие от предыдущих орбитальных аппаратов, которые измеряли высоту воды только под собой, SWOT способен сканировать широкие акватории шириной до 50 километров с невероятной детализацией.
В его основе лежит уникальная система KaRIn (Ka-band Radar Interferometer) с двумя антеннами, расположенными на расстоянии 10 метров друг от друга, что позволяет создавать высокоточные карты высоты водных поверхностей с разрешением до 2,5 метров. Учёные Оксфорда проанализировали данные SWOT, сделанные во время и после возникновения отражённых цунами в Диксон-Фьорде. Карты поверхности воды показали значительные наклоны, достигающие двух метров, которые меняли направление с каждой новой съёмкой — явное свидетельство движения волн туда и обратно, характерного для сеиша. Сравнение этих данных с записями ветра и приливов исключило влияние погодных факторов и традиционных приливных колебаний как источника событий. Особое внимание исследователей привлекло то, что движение воды вызывало не только волны на поверхности фьорда, но и фиксировалось как мельчайшие сдвиги земной коры в отдалённых регионах, расположенных за тысячи километров.
Этот факт ещё сильнее укрепил гипотезу о сейсмических колебаниях, вызванных стоячими волнами внутри фьорда. Для уточнения параметров первичной волны, вызванной оползнями, учёные использовали Байесовские модели машинного обучения, которые помогли оценить высоту первоначальной волны примерно в 7,9 метра. Помимо уникальных спутниковых данных, исследования опирались на комплексный анализ сейсмической информации и применение продвинутых методов обработки данных, позволяющих преодолеть ограничения по частоте съёмки SWOT. Важность данного исследования выходит за рамки простого объяснения одного загадочного явления. По словам ведущего автора Томаса Монахана, климатические изменения вызывают появление новых и непривычных экстремальных природных процессов, особенно в труднодоступных регионах Арктики, где традиционные средства мониторинга зачастую недостаточно эффективны.
Новейшие спутниковые технологии, такие как SWOT, открывают новые горизонты для наблюдений и анализа подобных событий, помогая лучше понимать динамику изменений, которые уже происходят на нашей планете. Профессор Томас Адкок из Оксфордского университета подчёркивает, что сочетание передовых спутниковых данных и современных инструментов анализа позволяет разрешать загадки природных явлений, которые долгое время оставались неразгаданными. Эти достижения предоставляют учёным новые возможности для исследования не только сейсмических событий, но и экстремальных гидродинамических процессов, таких как цунами, штормовые волны и редкие морские явления. Кроме того, исследование подчёркивает растущую роль космических технологий и искусственного интеллекта в изучении планеты в эпоху глобального изменения климата. Системы, подобные SWOT, с их способностью получать высокоточные, пространственно-широкие и детализированные данные, становятся необходимым инструментом для мониторинга удалённых и экстремальных регионов, где традиционные методы сбора информации затруднены или невозможны.
Такие открытия имеют практическое значение для оценки рисков и предотвращения последствий природных катаклизмов. Понимание механизмов возникновения и распространения волн и связанных с ними сейсмических колебаний помогает совершенствовать модели прогнозирования цунами и других опасных природных явлений, что повышает безопасность жителей прибрежных районов и способствует адаптации инфраструктуры к новым вызовам. Итогом работы стала уникальная демонстрация того, как современные технологии и междисциплинарный подход к анализу данных способны пролить свет на загадочные процессы, происходящие в Земле и её океанах. Наблюдения за периодичными сейсмическими колебаниями, вызванными сеишами в далёком фьорде Восточной Гренландии, стали своеобразным «звоночком», показывающим, насколько тесно связаны гидродинамические процессы с динамикой земной коры. Это событие 2023 года, когда Земля «дрожала» каждые полторы минуты в течение более недели, стало важным шагом к пониманию новых экстремальных явлений.
Появление подобных исследований и технологий меняет наше восприятие планеты и открывает новые возможности для мониторинга и защиты окружающей среды в непростое время климатических перемен.
