偏远的南乔治亚岛是离一场罕见地震最近的有人类居住的陆地，这场地震引发的海啸在世界各地掀起涟漪。南乔治亚岛和发生地震且无人居住的南桑威奇群岛共同构成了南极洲东北部南大西洋的英国海外领土。
撰文：ROBIN GEORGE ANDREWS
摄影：PETER FISHER
当一连串神秘地震在无人居住的南桑威奇群岛发生时，全世界的科学家都摸不着头脑。
先是一场7.5级的地震袭击了这个位于南大西洋寒冷水域的英国海外领地。三分钟后，该地区再次发生8.1级地震。
这些声响发生在2021年8月12日，本身并不罕见，因为这些岛屿位于构造板块的激烈交汇处。奇怪的是，它们之后发生了一场强大的海啸，足以在遥远的大西洋、太平洋和印度洋沿岸出现。虽然这次巨浪没有破坏性，但这是自2004年灾难性海啸以来首次在三个不同的海洋中被记录到。
南乔治亚岛历史悠久的捕鲸站，比如格里特维肯（Grytviken）的这个捕鲸站，已经废弃了，但英国南极考察队在爱德华国王角（King Edward Point）保留了一个研究站。与此同时，南桑威奇群岛目前无人居住。这些岛屿上没有地球物理监测站，也没有海底地震仪，这使得研究那里的地震很困难。
虽然已知某些类型的地震会引起海啸，但对这些地震的最初深度估计表明，它们太深了，不足以弯曲海底并将大量的水推向前方。加州理工学院地球物理学研究生Zhe Jia说：“这是一个大谜团，对地震学界也是一个大挑战。”
在花了几个月时间解开这个神秘的地震序列后，Jia和他的同事认为他们已经弄清楚了发生了什么。在本月发表在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）杂志上的一项研究中，该小组得出结论，那天实际上发生了五次重大断裂，作为一次强烈地震的组成部分，它们在几分钟内相继发生。这些断裂中的一个，以前被埋没在嘈杂的地震信号中，其威力和深度足以引发多海洋的海啸。
“通过破解这一奇怪的地震事件，地球科学家可以对地震如何催生海啸有更好的了解。”新加坡地球观测站的结构地质学家Judith Hubbard说，“我们在很大程度上依靠最初的地震估计来猜测地震是否引发了海啸。”他没有参与这项研究。
“我认为这个事件警示我们，目前的海啸探测系统可能还不够好。”这一系列奇怪地震也让研究人员怀疑，我们是否可以完全破解地球上发生的许多错综复杂的问题。“随着时间的推移，越来越多的地震发生，且往往更奇怪、更复杂，”伦敦帝国学院的地震学家Stephen Hicks说，他没有参与这项研究。
冰川覆盖着遥远的南乔治亚岛的海岸线。2021年8月，当地震袭击附近地区时，将海啸浪潮带到大西洋、太平洋和印度洋的遥远海岸。
在与世隔绝的南桑威奇群岛深处，南美洲构造板块以每年2.8英寸的缓慢速度向南桑威奇板块俯冲。这两个板块之间不均匀的摩擦会导致压力随着时间的推移而积聚。有时，这种压力会在地震中释放出来——包括可能引发海啸的那种地震。
这种强大的沿海波浪，通常是在某物排开大量的水时产生的。在这种情况下，“触发海啸的是海底的变形，”Hubbard说。但这里的地震要足够浅才能引发海啸。
8月12日的7.5级地震发生在29英里深的地方，所以它“不太可能引发我们后来观察到的全球蔓延的海啸，”Jia说。随后发生的8.1级地震更加可疑，震源深度较浅，只有14英里。
但是这个地震序列的地震信号很混乱：这两次地震在非常短的时间内接连发生。这些数据有点像一个人说话的录音，当另一个人开始大喊大叫时，就会产生很多无法辨认的噪音。自动化系统难以产生与第二次地震震级、位置和深度一致的数值。
“我们认为我们都错过了一些东西，”Jia说。
格里特维肯教堂，也被称为捕鲸者教堂，是一座挪威圣公会教堂，1913年建于南乔治亚岛。
南乔治亚岛上有一颗裂开的空企鹅蛋。
地震“三明治”
在接下来的几个月里，Jia和他的团队解开了那天混乱的地震波网之谜，消除了干扰，并在混乱中精确地找到了单个断裂点。最终，他们发现在这个事件中并没有两次大的断裂，而是五个连续的断裂，都在260秒内发生。
“在一阶意义上，这是一次单一的地震，”Hicks说。它只是过于复杂和强大。“破坏了这个俯冲带的大部分。”
前两次地震均为7.2级，持续时间分别为23秒和19秒。当这两个断裂结合在一起时，就产生了之前被认为是单一的7.5级地震。最近的两次地震——分别为7.6级和7.7级——也是短暂的地震。
然而，第三次震荡，夹在其他四个之间，显得格外突出。这次地震的震级为8.2级，威力极大，释放了整个五部分地震的大部分能量。它也很慢，需要180秒才能释放。这也是为什么它隐藏了这么久的部分原因：研究小组没有使用正确的地震探照灯。
缓慢地震产生的地震波的形状与突然地震产生的地震波不同。当Jia更换了全球地震仪网络记录的数据过滤器，以寻找慢得多的破裂时，这个事件突然变得清晰明了。
这次地震不仅威力更大，持续时间更长，而且震源很浅，只有8.5英里深——完全有可能引发全球性海啸。
王企鹅是世界上第二大企鹅种类，成千上万只聚集在南乔治亚岛。那里的动物距离太远，感觉不到2021年8月的地震。
震惊世界的怪事
地震很少像它们最初表现的那样简单明了。有时候，就像新西兰2016年的Kaikōura地震一样，复杂性是显而易见的。如同一台岩石构成的鲁布·戈德堡机械（Rube Goldberg machine），这次地震的特点是在断裂点十几个不同的断层之间跳跃，但这一谜题倒也没那么难解决。
“在这种情况下，就是单纯的地表破裂，”Kasey Aderhold说，他是地震联合研究机构的地震学家，没有参与这项新研究。“地表破裂破坏了所有这些不同的断层，它们就在表面。人们可以在上面走来走去，看到它们。”
但南桑威奇群岛2021年发生的奇怪地震却并非如此。“它很深，在海洋下面一个相当偏远的地方。你无法触碰它，也不能在上面走动，”Aderhold说。这些岛屿上没有地球物理监测站，也没有海底地震仪监听吱吱作响的俯冲区。
多亏全球地震网络，研究人员才得以理清地质工作。全球地震网络是一个由152台地震检波器组成的开放获取的全球网络，由美国地质调查局和美国国家科学基金会共同运营。“这真的很重要，”Jia说。如果没有它的节点记录来自遥远地震的隆隆声，像这样的奇怪事件就不可能解码。
与大多数复杂地震一样，仍有一些未解之谜存在。这次8.2级的地震极有可能引发海啸，但具体情况尚不清楚。
英国南极调查局的海洋地球物理学家Robert Larter说：“很多海啸实际上都与海底滑坡有关，而这可能是由地震引发的。”“我个人在想，这里的情况是否也是如此。”唯一的检查方法是仔细观察海底——也许是用一艘装有声纳的船，或者用机器人潜水器——并将其外观与以前的水深地图进行比较
地质学家也想知道南桑威奇群岛下的俯冲带是否会继续释放强烈的地震。去年的断裂是扩张性，威力很大。“这是否意味着，在接下来的500年或1000年里，地球上可能不会再发生如此大的事件？”Hicks 很好奇。由于该地区缺少仪器设备，这成为“一个很难回答的问题”。
好消息是，这次五次地震的发现将增强科学家在下一次观察类似事件的能力。Hubbard说：“这为从地震数据中探测这类缓慢地震提供了机会，有了它，我们可以更快速、更准确地触发警告。”
坏消息是，这不会是科学家们最后一次被地震迷惑，他们希望能消解更具破坏性的元素。正如Larter所说：“自然界充满了惊喜。”
（译者：张淏然）
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