คลื่นแผ่นดินไหวญี่ปุ่น 2011 สะท้อนแก่นโลก กระเด็นกลับมา ขยับทั้งเกาะ 5-6 มม.

แผ่นดินไหวโทโฮคุ (M9.0) เมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2554 นั้นถือเป็นหนึ่งในแผ่นดินไหวที่รุนแรงที่สุดเท่าที่เคยบันทึกไว้ แต่งานวิจัยใหม่เผยให้เห็นปรากฏการณ์ที่ไม่เคยรู้มาก่อน ซึ่งทำให้นักธรณีวิทยาต้องทบทวนความเข้าใจเกี่ยวกับการที่คลื่นไหวสะเทือนจากส่วนลึกของโลกสามารถกระตุ้นรอยเลื่อนในระยะไกลได้

การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science เมื่อวันที่ 18 มิถุนายน 2569 โดยทีมนักวิจัยนำโดย ศ.ซุนยอง ปาร์ก (Sunyoung Park) แห่งมหาวิทยาลัยชิคาโก เปิดเผยว่าคลื่น ScS ที่สะท้อนจากแก่นโลกจากแผ่นดินไหวครั้งนี้ ได้เดินทางลงไปถึงแก่นโลก สะท้อนกลับมา และทำให้เกิดการเลื่อนตัวของรอยเลื่อนรอบหมู่เกาะญี่ปุ่นอีกครั้ง นับเป็นครั้งแรกที่มีการบันทึกหลักฐานว่าคลื่นไหวสะเทือนที่สะท้อนจากแก่นโลกสามารถทำให้รอยเลื่อนขยับตัวได้

คลื่น ScS ทำอะไรบ้าง

ประมาณ 13-15 นาที หลังจากแผ่นดินไหวหลัก คลื่น剪切 (S-wave) ได้เดินทางลงไปเป็นระยะทางประมาณ 2,900 กิโลเมตร ผ่านชั้นแมนเทิล กระทบกับแก่นโลกชั้นนอกที่เป็นของเหลว แล้วสะท้อนกลับขึ้นมาที่ผิวโลกเป็นคลื่น ScS

เมื่อคลื่นสะท้อนนี้เดินทางมาถึงใต้ประเทศญี่ปุ่น มันได้กระตุ้นให้เกิดการเลื่อนตัวครั้งที่สองตามแนวรอยเลื่อนของแผ่นเปลือกโลกใหญ่สองแผ่นที่อยู่รอบหมู่เกาะ สถานี GPS ทั่วทั้งประเทศบันทึกการเคลื่อนตัวของพื้นดินไปทางตะวันออกเป็นระยะทางสูงสุด 5-6 มิลลิเมตร ในลักษณะการเคลื่อนที่แบบขั้นบันได

ขนาดพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ

การเลื่อนตัวของรอยเลื่อนครั้งที่สองที่เกิดจากคลื่น ScS นี้กินพื้นที่กว้างใหญ่ไพศาลถึงประมาณ 3,000 กิโลเมตร ซึ่งมากที่สุดเท่าที่เคยบันทึกไว้ พื้นที่ดังกล่าวครอบคลุมหมู่เกาะญี่ปุ่นทั้งหมด ตั้งแต่มหานครฮอกไกโดทางเหนือ จนถึงเกาะคิวชูทางตะวันตกเฉียงใต้ พลังงานที่ปลดปล่อยออกมาในเหตุการณ์ครั้งที่สองนี้เทียบเท่ากับแผ่นดินไหวแมกนิจูด 7.5

ผลกระทบต่อการเตรียมพร้อมรับมือภัยพิบัติ

การค้นพบนี้มีนัยสำคัญต่อการประเมินภัยแผ่นดินไหวในอนาคต:

• กลไกใหม่ของการเกิดอาฟเตอร์ช็อกที่ล่าช้า แบบจำลองการประเมินอันตรายในปัจจุบันนับรวมถึงการเกิดอาฟเตอร์ช็อกจากความเครียดที่เปลี่ยนไปแบบคงที่ (static stress changes) และการกระตุ้นจากคลื่นผิวโลก (surface-wave triggering) แต่การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าคลื่นที่สะท้อนจากส่วนลึกของโลกสามารถกระตุ้นรอยเลื่อนขึ้นใหม่ได้ภายในไม่กี่นาทีหลังจากแผ่นดินไหวหลัก ซึ่งเป็นช่องว่างของอันตรายที่ระบบเตือนภัยล่วงหน้าและการพยากรณ์ในปัจจุบันยังไม่ได้นำมาพิจารณา

• ขอบเขตพื้นที่ที่กว้างไกลมากขึ้น คลื่น ScS สามารถส่งผ่านความเครียดที่สำคัญไปในระยะทางระดับทวีป (หลายพันกิโลเมตร) ซึ่งไม่ใช่แค่ตามแนวรอยเลื่อนที่แตกเท่านั้น ดังนั้นแผ่นดินไหวใต้ทะเลขนาดใหญ่จึงอาจก่อให้เกิดการเลื่อนตัวของรอยเลื่อนรองในพื้นที่ที่กว้างกว่าที่แบบจำลองพื้นที่เสี่ยงอันตรายแบบเดิมสันนิษฐานไว้มาก

• ช่องว่างในการเฝ้าติดตามและสร้างแบบจำลอง เครือข่ายแผ่นดินไหวและระบบ GPS ในปัจจุบันสามารถบันทึกสัญญาณที่จำเป็นในการตรวจจับคลื่นเหล่านี้ได้ แต่ปรากฏการณ์นี้ยังไม่ได้ถูกนำไปใช้ในการประเมินอันตรายในทางปฏิบัติ การเตรียมพร้อมในอนาคตอาจต้องเพิ่มการกระตุ้นจากคลื่นสะท้อนแก่นโลกเข้าไปในแบบจำลองอาฟเตอร์ช็อกและสึนามิแบบเรียลไทม์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแผ่นดินไหวขนาด M8.5 ขึ้นไป ซึ่งคลื่น ScS จะมีแอมพลิจูดมากพอที่จะทำให้เกิดการเลื่อนตัวของรอยเลื่อนในระยะไกล