แผ่นดินไหวครั้งใหญ่เปลี่ยนตำแหน่งญี่ปุ่นทั้งประเทศ
แผ่นดินไหวขนาด 9.0 แมกนิจูดในญี่ปุ่นเมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2011 ไม่เพียงก่อให้เกิดสึนามิครั้งใหญ่ แต่ยังทำให้แผ่นดินทั่วประเทศขยับไปทางทิศตะวันออกอย่างน่าทึ่ง
ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นหลังแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ในญี่ปุ่น
เมื่อเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงขนาด 9.0 แมกนิจูดในญี่ปุ่นเมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2011 แรงสั่นสะเทือนไม่ได้ส่งผลกระทบเพียงต่ออาคาร บ้านเรือน และพื้นที่ชายฝั่งเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของพื้นดินในระดับที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจอย่างมาก
ประมาณ 15 นาทีหลังจากแผ่นดินไหวเริ่มขึ้นในเวลา 14.26 น. ตามเวลาท้องถิ่น ข้อมูลจากสถานีตรวจวัด GPS แสดงให้เห็นว่า พื้นดินในพื้นที่ส่วนใหญ่ของญี่ปุ่นเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันออก
การเคลื่อนตัวดังกล่าวมีระยะเพียงประมาณ 5–6 มิลลิเมตร แม้จะดูเป็นตัวเลขเล็กน้อย แต่สิ่งที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์สนใจคือ การเปลี่ยนแปลงนี้อาจเป็นการเคลื่อนตัวถาวร ไม่ใช่เพียงการสั่นไหวชั่วคราวระหว่างเกิดแผ่นดินไหว
ในช่วงแรก สัญญาณที่ตรวจพบแทบไม่ได้รับความสนใจมากนัก เนื่องจากมีข้อสันนิษฐานว่าอาจเป็นความผิดพลาดของข้อมูล อย่างไรก็ตาม นักธรณีฟิสิกส์ ซันยอง พาร์ก จากมหาวิทยาลัยชิคาโกในสหรัฐอเมริกา มองว่าสัญญาณดังกล่าวอาจสะท้อนถึงปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นจริง
การเคลื่อนตัวที่ครอบคลุมพื้นที่กว้างอย่างผิดปกติ
จากการศึกษาวิจัยครั้งใหม่ของทีมที่นำโดยพาร์ก นักวิจัยพบว่าการเคลื่อนตัวดังกล่าวมีลักษณะแตกต่างจากสิ่งที่เคยพบในการศึกษาปรากฏการณ์แผ่นดินไหวทั่วไป
หัวหน้าทีมวิจัยชี้ว่า สิ่งผิดปกติสำคัญคือ พื้นดินในพื้นที่ส่วนใหญ่ของญี่ปุ่นดูเหมือนจะเคลื่อนตัวไปในทิศทางเดียวกันภายในช่วงเวลาใกล้เคียงกัน
การเคลื่อนตัวนี้ครอบคลุมพื้นที่แผ่นดินของญี่ปุ่นเป็นระยะทางรวมประมาณ 3,000 กิโลเมตร ตั้งแต่เกาะฮอกไกโดทางตอนเหนือไปจนถึงเกาะคิวชูทางตอนใต้ ที่สำคัญ ช่วงเวลาที่ตรวจพบการเคลื่อนตัวไม่ได้สอดคล้องโดยตรงกับช่วงที่เกิดแผ่นดินไหวหลัก และเกิดขึ้นก่อนที่จะมีอาฟเตอร์ช็อกที่รุนแรงบางระลอก
รายละเอียดดังกล่าวทำให้นักวิจัยต้องกลับไปตรวจสอบข้อมูลจากสถานี GPS และข้อมูลแผ่นดินไหวที่รวบรวมไว้เป็นเวลาหลายปี เพื่อทำความเข้าใจว่าคลื่นแผ่นดินไหวสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนตัวในวงกว้างเช่นนี้ได้อย่างไร
คลื่นแผ่นดินไหวเดินทางไปถึงแก่นโลก
หลังจากวิเคราะห์ข้อมูลเป็นเวลานาน ทีมวิจัยพบหลักฐานที่บ่งชี้ว่า คลื่นแผ่นดินไหวจากเหตุการณ์ครั้งนั้นสามารถเดินทางลึกลงไปภายในโลก ก่อนสะท้อนกลับขึ้นมาสู่บริเวณเปลือกโลก และสัมพันธ์กับการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกหลัก 4 แผ่น
โดยทั่วไป นักธรณีวิทยาทราบอยู่แล้วว่าคลื่นจากแผ่นดินไหวขนาดใหญ่สามารถเดินทางผ่านส่วนลึกของโลก และสะท้อนกลับจากบริเวณแก่นโลกชั้นนอก ซึ่งประกอบด้วยโลหะในสถานะของเหลวได้
อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์เคยคาดการณ์ว่าพลังงานของคลื่นจะกระจายตัวระหว่างการเดินทางผ่านโครงสร้างภายในโลก ทำให้พลังงานที่กลับขึ้นมาถึงเปลือกโลกมีลักษณะแตกต่างจากคลื่นที่เดินทางผ่านบริเวณใกล้พื้นผิว
พาร์กอธิบายว่า การที่คลื่นสามารถเดินทางลงไปในระดับลึกและกระตุ้นให้เกิดปรากฏการณ์ทางธรณีแปรสัณฐานในลักษณะดังกล่าว ถือเป็นสิ่งที่ไม่เคยมีการบันทึกไว้อย่างชัดเจนมาก่อน และเป็นเหตุการณ์ที่มีขอบเขตกว้างผิดปกติ
ผลการศึกษานี้จึงช่วยเปิดมุมมองใหม่เกี่ยวกับการเดินทางของคลื่นแผ่นดินไหว และความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างภายในโลกกับการเคลื่อนตัวของพื้นผิวโลก
แผ่นดินไหวสามารถเปลี่ยนแปลงพื้นผิวโลกได้มากเพียงใด
แผ่นดินไหวขนาดใหญ่สามารถทำให้พื้นดินเปลี่ยนแปลงได้หลายรูปแบบ ตั้งแต่การเกิดรอยเลื่อนและรอยแยกขนาดใหญ่ ไปจนถึงการเคลื่อนตัวของพื้นที่กว้างเป็นระยะทางหลายสิบเซนติเมตรในบางบริเวณ
แต่โดยทั่วไป ผลกระทบทางธรณีวิทยาเหล่านี้มักเกิดขึ้นในพื้นที่ใกล้กับแนวรอยเลื่อนหรือบริเวณที่ได้รับผลกระทบโดยตรงจากแผ่นดินไหว
สิ่งที่ทำให้เหตุการณ์ในญี่ปุ่นน่าสนใจเป็นพิเศษ คือสัญญาณการเคลื่อนตัวที่ตรวจพบมีขอบเขตกว้างครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของประเทศ ซึ่งแตกต่างจากการเปลี่ยนแปลงของพื้นดินที่มักพบในบริเวณใกล้จุดกำเนิดแผ่นดินไหว
แม้การเคลื่อนตัวเพียงไม่กี่มิลลิเมตรจะไม่สามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่ข้อมูลจากเครื่องมือวัดที่มีความแม่นยำสูงสามารถเปิดเผยการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเหล่านี้ได้
เหตุการณ์ครั้งนี้ยังแสดงให้เห็นว่า โลกเป็นระบบที่มีความซับซ้อนอย่างยิ่ง การเปลี่ยนแปลงที่เริ่มต้นจากบริเวณหนึ่งอาจสัมพันธ์กับกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นในพื้นที่อื่นและในระดับความลึกที่แตกต่างกัน
การศึกษาคลื่นแผ่นดินไหวและการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกจึงยังคงเป็นส่วนสำคัญของการทำความเข้าใจธรรมชาติ และอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์พัฒนาวิธีวิเคราะห์ข้อมูลแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ได้ละเอียดมากขึ้นในอนาคต
เหตุการณ์แผ่นดินไหวญี่ปุ่นเมื่อปี 2011 จึงไม่ได้เป็นเพียงภัยพิบัติที่ก่อให้เกิดสึนามิและความเสียหายอย่างรุนแรงเท่านั้น แต่ยังเป็นกรณีศึกษาสำคัญที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์หันมาพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างคลื่นแผ่นดินไหว โครงสร้างภายในโลก และการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของพื้นผิวโลกในวงกว้างอีกครั้ง
