Mặt Trăng và Mặt Trời cùng góp phần gây ra các cơn địa chấn trên Trái Đất?

Từ lâu, mối liên hệ giữa các thiên thể trong vũ trụ và những biến động địa chất trên Trái Đất đã thu hút sự chú ý của giới khoa học. Trái Đất có thể được ví như một "con rối hành tinh" chịu tác động từ những sợi dây lực hấp dẫn vô hình của Mặt Trăng và Mặt Trời. 

Sự tương tác này không chỉ tạo ra các đợt thủy triều trên đại dương, mà còn hình thành những biến dạng thủy triều bên trong đất liền và các lớp đá cứng. Dù lực kéo mà hai thiên thể này tác động lên vỏ Trái Đất là rất nhỏ, tương đương với áp lực từ một cú chạm tay nhẹ hay vài kilopascal, chúng đã được ghi nhận là nhân tố châm ngòi cho những hiện tượng địa chấn kỳ lạ.

Trái Đất có thể được ví như một "con rối hành tinh", chịu tác động từ những sợi dây lực hấp dẫn vô hình của Mặt Trăng và Mặt Trời. Hình minh họa: Getty Images

Hiện tượng này được các nhà khoa học gọi là những trận động đất chậm. Không giống như các cơn địa chấn thông thường xé rách lòng đất và giải phóng năng lượng bộc phát trong vài giây, động đất chậm xảy ra khi các mảng địa chất trượt lên nhau và giải phóng năng lượng một cách từ từ trong thời gian dài hơn nhiều. 

Điều này khiến con người sống trên bề mặt Trái Đất hầu như không thể cảm nhận được. Dù giới nghiên cứu đã biết đến sự tồn tại của động đất chậm từ hàng trăm năm qua, cơ chế chính xác để lực hấp dẫn vũ trụ kích hoạt chúng vẫn là một ẩn số hóc húa.

"Hiệu ứng xích đu" khiến lòng đất rạn nứt

Nhằm làm sáng tỏ bí ẩn này, một nhóm các nhà khoa học địa cầu do chuyên gia Yishuo Zhou tại Đại học PSL ở Paris (Pháp) dẫn đầu đã tiến hành mô phỏng kỹ thuật số các đường đứt gãy. Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Journal of Geophysical Research Solid Earth. 

Nhóm tác giả đã tạo ra mô hình lò xo khối kỹ thuật số để tái hiện hành vi trượt của một mảng đứt gãy đơn lẻ. Trong mô hình này, họ đưa vào các quy tắc ma sát thực tế dựa trên vận tốc trượt và trạng thái tiếp xúc giữa các vách đá, phản ánh chính xác sự thay đổi độ bền của đá khi di chuyển hoặc đứng yên. 

Sau đó, các nhà nghiên cứu áp dụng những xung lực định kỳ mô phỏng chính xác tác động thủy triều do Mặt Trăng và Mặt Trời gây ra.

Kết quả mô phỏng mang lại phát hiện bất ngờ, khi cho thấy "chìa khóa" của hiện tượng nằm ở sự cộng hưởng. Lực tác động từ Mặt Trăng và Mặt Trời dù rất yếu, nhưng vẫn có thể thúc đẩy sự trượt đứt gãy khi chu kỳ của lực thủy triều trùng khớp với khoảng thời gian phản ứng tự nhiên của đường đứt gãy đó. 

Các nhà khoa học so sánh hiện tượng này với việc đẩy một chiếc xích đu, trong đó việc tác động lực đúng nhịp sẽ làm chiếc xích đu dâng cao hơn nhiều. Khi thời điểm, cường độ lực và tính chất ma sát đạt đến trạng thái đồng điệu, đường đứt gãy sẽ chuyển sang trạng thái động đất chậm. 

Cường độ lực thủy triều càng mạnh thì tốc độ dịch chuyển càng nhanh, tuy nhiên ngay cả những lực kéo êm đềm và có thể được dự đoán trước đôi khi cũng tạo ra các mẫu chuyển động hỗn loạn, khó lường.

"Chìa khóa" để cảnh báo các thảm họa địa chấn

Mô hình lý thuyết này hoàn toàn trùng khớp với các quan sát thực tế tại những khu vực nhạy cảm địa chất trên thế giới, tiêu biểu như các đợt chấn động tại tây nam Nhật Bản hay vùng Cascadia ở Tây Bắc Thái Bình Dương, nơi hoạt động địa chấn thường đạt đỉnh theo chu kỳ thủy triều khoảng 12-24 giờ. 

Đáng chú ý hơn, nghiên cứu của nhà địa chấn học Satoshi Ide từ Đại học Tokyo (Nhật Bản) từng chỉ ra rằng những đợt ứng suất thủy triều cao có liên quan chặt chẽ đến sự xuất hiện của các trận động đất lớn trên 5,5 độ Richter. 

Vùng Cascadia ở Tây Bắc Thái Bình Dương, nơi hoạt động địa chấn thường đạt đỉnh theo chu kỳ thủy triều khoảng 12-24 giờ. Ảnh: kgw

Trong các giai đoạn này, nguy cơ xuất hiện siêu địa chấn từ 8 độ Richter trở lên tăng cao rõ rệt. Động đất chậm do lực thủy triều kích hoạt vì thế có thể đóng vai trò là dấu hiệu tiền đề báo hiệu sự tích tụ năng lượng trước những thảm họa tồi tệ nhất.

Dù mô hình máy tính đã đơn giản hóa bớt sự phức tạp của hệ thống đứt gãy tự nhiên, công trình này vẫn mang lại giá trị thực tiễn vô cùng to lớn cho việc theo dõi lòng đất. Giới địa chấn học có thể giải mã ngược các dữ liệu địa chấn đo đạc được để suy ra các đặc tính vật lý của đường đứt gãy, bao gồm độ bền ma sát và khoảng cách trượt trước khi suy yếu. 

Việc thấu hiểu sự tích tụ và giải phóng ứng suất dọc theo các ranh giới mảng kiến tạo tại Vành đai lửa Thái Bình Dương sẽ hỗ trợ quan trọng cho công tác đánh giá nguy cơ đứt gãy nguy hiểm, từ đó nâng cao năng lực dự báo các trận siêu địa chấn và sóng thần tàn khốc trong tương lai.