我国“张衡一号”飞向太空“看”地震

发布:2018-2-05 09:28  来历:我国青年报   作者:admin17481次

  我国“张衡一号”飞向太空“看”地震——

  人类能否交出“地震猜测”的答卷?

  在21世纪的今日,人类文明现已走过6000多年前史并迎来第六次科技革新,假如要问还有哪些国际性难题久攻未破,乃至仍在束缚人类的想象力?地震猜测必定算一个。

  2月2日,我国第一颗观测地震电磁信息的卫星“张衡一号”成功发射。公元132年,张衡发明晰人类前史上最早的地动仪,创始国际地震勘察研讨的先河。1800多年曩昔了,现在以他的姓名命名的卫星飞上了天,研讨的仍是相同的问题:地震猜测。

  这颗卫星依然不能直接猜测预告地震。用国防科工局体系工程司副司长赵坚的话说,“‘张衡一号’首要是用于地震先兆信息研讨,为未来树立地震监测体系进行前期技能储备。”

  虽然如此,在我国的地震猜测研讨之路上,这颗卫星仍是迈出了一大步——有望让我国第一次具有全边境和全球三维地球物理场动态监测才干。换句话说,我国境内6级以上、全球首要区域7级以上的地震电磁信息,这颗卫星都有或许“看到”。

  人类终究能否猜测地震?

  仰视星空,人类拿起“地理”的尺子来看待自己,难免会发作敬畏之感,相同地,面对大地,人类相同会感到“浩渺沧海之一粟”,这不单是由于体积上的巨大差异,更有来自这个庞然大物“发脾气”时的巨大要挟——大地一哆嗦,带来的就或许是生与死。

  以上一年为例,来自我国地震局的数据显现,2017年我国发作5级以上地震19次,其间大陆区域13次,台湾区域6次,最大地震为8月8日四川九寨沟7.0级地震。这些地震共构成大陆区域37人逝世,1人失踪,617人受伤,直接经济丢失145.58亿元。放眼全球,2017年发作7级以上地震8次,最大地震为9月8日墨西哥近海沿岸8.2级地震。

  相应地,地震认知上的一个个空白,加重了这种要挟:大地终究为何哆嗦,地震终究能否猜测,以及该怎么预告,仍是全球科学家面对的巨大应战。

  “张衡一号”卫星工程首席科学家兼副总师、我国地震局地壳应力研讨所总工程师申旭辉说,摆在科学家面前的地震预告难题有“三座大山”。首先是地震案例太少。他说,我国均匀每3年有两个7级地震,全球每年则有18个——虽然谁也不肯看到地震发作,但这无法防止,仅从科研视点来说,这样几回的数据连有用的计算剖析都不行,缺乏以协助科学家构成完好的地震猜测科学体系和方法体系。

  换言之,地震监测的研讨结果难以查验。申旭辉说,激烈地震关于同一区域或许是几十年、几百年或许更长的时刻才干遇到一次,关于不同区域,乃至不同时期的孕震进程,机理差异很大,所以,“重复实践”进行查验的时机很难碰到。

  其次,地震科学研讨的方法和手法遭到许多束缚。申旭辉说,地震发作在地下二三十公里处,而当今国际上最深的钻孔只要12公里,科学家们很难去地下“看”终究发作了什么,“既看不见,也摸不着”。

  相应地,现有的地震“观测”均是直接的,人们只能依托地上的观测材料,对地球内部的状况进行反演和估测,但申旭辉告知记者,地上的勘探站点终究涣散,又很难把全球的地球物理场搞清楚。

  第三是理论的更新相对较慢。地震是地球上规模庞大的地下岩体决裂现象,其孕育进程跨过了几年、几十年,乃至更长的时刻,因此,不光很难用经典物理学从本质上加以描绘,也难以在实验室或许户外进行模仿。

  申旭辉说,地震研讨的基本理论自身起源于前期的牛顿物理学,而现在物理学展开很快,基础理论学科彼此穿插浸透,地震研讨迫切需求吸收其他相关学科的理论。

  其实,地震终究能不能猜测,科学界长期以来就有争议。

  20多年前,这个问题还曾在我国掀起过一次大评论。我国地球物理学家、中科院院士陈运泰其时的情绪相对达观——“地震不行预告这样的结论要慎言”,在他看来,自然科学问题必有处理的方法,需求寻觅探究新的思路。

  申旭辉以为,现在“张衡一号”的发射便是一次新的探究和测验。正如陈运泰院士所说,“地震猜测预告,是国际性难题,但并不是说在这个难题处理之前,地震作业者就什么都不能做。”

  为何要上天“看”地震?

  在地球的周围,有着一层薄薄的“壳”,是一个“电子”和“离子”的国际,当遭到地壳运动、地上人类活动等的影响时,其间的“电磁波”就会像水中的“涟漪”相同,在等离子体环境里传达。

  申旭辉告知记者,曩昔几十年科学家发现,他们所监测到的“空间电磁扰动”也便是“电磁波涟漪”,与地震的发作具有显着的相关性:计算意义上,地球上6级、7级以上地震在发作前即孕育进程中,相应区域的“空间电磁扰动”都有或许发作反常。

  上世纪60年代,苏联科学家剖析一颗卫星电磁信号时,发现卫星记录到地震低频电磁辐射先兆现象,称之为“地震电离层效应”。我国在1976年唐山地震时,也经过地上雷达体系发现了相应的电离层扰动现象。

  申旭辉说,这给人类探究地震发作的机理带来了一丝“可贵的光亮”。

  “张衡一号”正是根据这一原理来运转的。申旭辉说,地震简略来说便是“地壳运动”,这种运动会切开磁力线,也会构成磁力线的歪曲。另一方面,地球岩石的冲突决裂,会发作电磁波,这些电磁波往大气层传达,将致使大气层的电磁信息发作改变。

  事实上,国外运用卫星进行地震前“空间电磁反常”现象的研讨现已有多年的前史。赵坚说,此前俄罗斯、法国、美国、乌克兰等国家现已发射过同类卫星,不过均已退役,其间法国的DEMETER卫星接连在轨运转6年半,取得了不小的成功。

  法国DEMETER卫星方案首席科学家米歇尔·帕罗特教授说,根据这颗卫星的计算研讨,能够反映电离层扰动的惯例形状,并有助于科学家确认震前的电离层扰动特征。值得一提的是,中法科学家也联合运用这颗卫星的数据宣布了很多科研论文,其间大部分是针对震前研讨。

  而跳出地球来“看”地震,还能打破许多地震研讨的束缚。比方,添补地上观测台网在青藏高原和海域区域观测的缺乏。

  申旭辉说,在地上上,像青藏高原的极寒区域,现有的地震台网并不能彻底掩盖,面积宽广的海洋也观测不到。相应地,卫星上天之后,就能够不受这些自然环境的束缚,对全边境实时观测。

  一两颗卫星就能研讨地震?

  依照赵坚的说法,“张衡一号”真实投入运转后,能够要点监测我国全境,查验卫星电磁监测新技能设备的效能和空间适应性。

  具体来说,“张衡一号”能够展开全球7级以上、我国6级以上地震电磁信息剖析研讨,整体技能指标到达国际先进水平,部分技能指标到达国际领先水平。

  不过,申旭辉告知记者,关于地震研讨而言,盼望一两颗卫星远远不行。这一点国外的“先驱者”现已给出了理由。

  米歇尔·帕罗特谈及法国的DEMETER卫星时说,虽然这颗卫星运转了6年,但作为一颗低轨卫星,卫星经过未来震中上空1500公里范围内的时刻,每天只要3分钟,所以科研人员不或许希望能观测到“继续的”电离层扰动。

  如此一来,一些电离层扰动很或许“看”不到,这便是单一卫星与地基观测比照中显现出来的首要缺点。米歇尔·帕罗特说,这也是我国的“张衡”卫星方案要设计多颗卫星的重要之处。

  赵坚说,后续,国防科工局将会同我国地震局,展开电磁监测实验卫星即“张衡”系列卫星的在轨测验及相关运用,提高民用卫星对地震监测与应急服务才干,进一步提高天基信息防震减灾服务才干。

  他还泄漏,“张衡一号”及其后续卫星方案现已归入国家民用空间基础设施中长期展开规划,现在“张衡二号”现现已过可研评价,估计2020年发射。

  事实上,能够真实对全球施行观测,计算研讨全球地震的先兆改变特征,对地震研讨者来说是件“极端振奋”的事。申旭辉告知记者,或许在他有生之年,也未必能见证“地震猜测”真实完成的那一天,但这并不意味着现在的尽力就付诸东流。

  申旭辉说,一代人有一代的任务,现在有了卫星以及相应的星座方案,能够堆集更多有用的、原始的数据,不断探究地震猜测新方法——这是他这一代科学家要做的。(我国青年报·中青在线记者 邱晨辉)

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