The Magnitude–Frequency Kink in the 2020–2024 Noto Peninsula Earthquake Swarm
यह अध्ययन 2020-2024 नोटो प्रायद्वीप भूकंप समूह का विश्लेषण करता है ताकि गहरे भूकंपीयता में एक सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण परिमाण-आवृत्ति 'किंक' (kink) को प्रकट किया जा सके जो कि एक भौतिक घटना के बजाय परिमाण पूर्वाग्रह का एक आर्टिफैक्ट होने की संभावना है, जिससे इस कैटलॉग से गहराई और परिमाण सीमा को ध्यान में रखे बिना एकल b-मानों की व्याख्या करने के विरुद्ध चेतावनी दी जाती है।
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भूकंप शायद ही कभी अकेले होते हैं; वे परिवारों में आते हैं, जिनमें सूक्ष्म झटकों से लेकर परिदृश्य को बदलने वाले विशाल फटने तक की विविधता होती है। दशकों से, भूकंपविज्ञानी इन घटनाओं के वितरण का वर्णन करने के लिए एक सरल नियम पर भरोसा करते आए हैं: आकार में प्रत्येक वृद्धि के लिए, भूकंपों की संख्या एक अनुमानित मात्रा में कम हो जाती है। यह पैटर्न, जिसे गुटेनबर्ग-रिक्टर नियम के रूप में जाना जाता है, यह सुझाव देता है कि यदि आप छोटे भूकंपों की गणना करते हैं, तो आप विश्वसनीय रूप से अनुमान लगा सकते हैं कि कितने बड़े भूकंप आ सकते हैं। इस गिरावट की तीव्रता को 'बी-वैल्यू' (b-value) नामक मान द्वारा मापा जाता है, जिसका उपयोग वैज्ञानिक पृथ्वी की पपड़ी के भीतर तनाव के स्तर का आकलन करने के लिए करते हैं। जब यह नियम सत्य होता है, तो यह भूकंपीय जोखिम को समझने के लिए एक स्थिर आधार प्रदान करता है। हालाँकि, प्रकृति अक्सर एक सीधी रेखा से अधिक जटिल होती है, और जब यह पैटर्न टूटता है, तो यह संकेत दे सकता है कि भूमिगत कुछ असामान्य हो रहा है, जैसे कि तरल पदार्थों की गति या किसी बड़ी घटना से पहले तनाव का संचय।
1 जनवरी, 2024 को जापान के नोटो पेनिनसुला में आए विनाशकारी 7.5 तीव्रता के भूकंप से पहले के वर्षों में, हजारों छोटे झटकों के एक विशाल झुंड (स्वार्म) ने क्षेत्र को हिलाकर रख दिया था। 2020 और 2024 के बीच होने वाली ये घटनाएँ, पृथ्वी के मेंटल से ऊपर की ओर बढ़ते गहरे तरल पदार्थों से जुड़ी थीं, जो बिना बड़े झटके पैदा किए क्रस्ट को फिसलने का कारण बन रही थीं। एक स्वतंत्र वैज्ञानिक, रामकृष्ण पसुपलेटी ने इन हजारों झटकों के कैटलॉग की जांच करने का निर्णय लिया कि क्या वे भूकंप सांख्यिकी के मानक नियमों का पालन करते हैं। 31,000 से अधिक घटनाओं की एक अत्यधिक सटीक, पुन: मानचित्रित सूची का उपयोग करते हुए, शोधकर्ता ने विशेष रूप से 2021 और 2023 के बीच की स्वार्म गतिविधि पर ध्यान केंद्रित किया, जो मुख्य आपदा से ठीक पहले हुई थी। उन्होंने भूकंपों को उनकी गहराई के आधार पर वर्गीकृत किया, जिसमें सतह के पास के उथले भूकंपों को 13 किलोमीटर से अधिक गहरे दबे भूकंपों से अलग किया गया।
शोधकर्ता ने पाया कि उथले भूकंप बिल्कुल अपेक्षित व्यवहार कर रहे थे, जो उस मानक सीधी रेखा वाले पैटर्न का पालन करते हैं जहाँ छोटी घटनाएँ आम हैं और बड़ी घटनाएँ दुर्लभ हैं। हालाँकि, गहरे भूकंपों ने एक अलग कहानी सुनाई। 13 किलोमीटर की गहराई के नीचे, पैटर्न तेजी से मुड़ गया। यहाँ मध्यम आकार के भूकंप उन संख्या में अधिक थे, जिनकी भविष्यवाणी सामान्य नियमों के आधार पर सूक्ष्म झटकों की संख्या से की जा सकती थी। विशेष रूप से, डेटा ने दिखाया कि 13 किलोमीटर से अधिक गहराई वाली घटनाओं के लिए, 3 या उससे अधिक तीव्रता वाले भूकंपों की संख्या उस मानक सांख्यिकीय मॉडल से लगभग पांच गुना अधिक थी, जो सामान्यतः गणना की जाती। यह कोई मामूली उतार-चढ़ाव नहीं था; सांख्यिकीय प्रमाण इतना मजबूत था कि शोधकर्ता आत्मविश्वास के साथ इस विचार को खारिज कर सका कि ये गहरे भूकंप एक एकल, सरल नियम का पालन करते हैं। इसके बजाय, गहरे भूकंप दो अलग-अलग समूहों के प्रतीत होते थे: बहुत छोटे, बार-बार होने वाले झटकों का एक बड़ा समूह और बड़े, अधिक बार होने वाले आयोजनों का एक छोटा समूह जो सामान्य पैटर्न में फिट नहीं बैठता था।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह अजीब परिणाम उनके डेटा में कोई त्रुटि या घटनाओं को गिनने के तरीके का भ्रम नहीं है, वैज्ञानिक ने अपने निष्कर्षों को कठोर परीक्षणों के अधीन किया। उन्होंने जाँच की कि क्या संबंधित आफ्टरशॉक्स (भूकंप के बाद के झटके) के समूहों को हटाने पर पैटर्न गायब हो जाता है, और ऐसा नहीं हुआ। उन्होंने सत्यापित किया कि परिणाम तब भी सत्य रहा जब उन्होंने केवल एक विशिष्ट प्रकार के उपकरण रीडिंग द्वारा मापे गए भूकंपों को देखा, जिससे इस संभावना का खंडन हुआ कि माप उपकरणों के बदलाव के कारण यह परिणाम आया हो। उन्होंने यह भी पुष्टि की कि पैटर्न का टूटना लगभग उसी भूकंप के आकार पर हुआ, जो कि तीव्रता 1.9 के आसपास था, चाहे वे उथले हों या गहरे, भले ही गहराई पर इस विसंगति का प्रभाव बहुत अधिक स्पष्ट था। इन जाँचों ने पुष्टि की कि असामान्य पैटर्न भूकंप के झुंड (स्वार्म) की एक वास्तविक विशेषता थी, न कि कैटलॉग की कोई गलती।
पैटर्न के अस्तित्व को सिद्ध करने के बावजूद, शोधकर्ता भौतिक रूप से इसके सटीक अर्थ को घोषित करने से बच गए। उन्होंने उल्लेख किया कि मोड़ (बेंड) सभी गहराइयों में एक बहुत ही विशिष्ट तीव्रता पर हुआ, जो एक ऐसा संकेत है जो अक्सर तब देखा जाता है जब हम सूक्ष्म भूकंपों के आकार को मापने के तरीके में बदलाव देखते हैं। यह संभव है कि इन छोटे, गहरे झटकों की तीव्रता की गणना करने वाले उपकरण वास्तविक ऊर्जा के साथ पूरी तरह से तालमेल नहीं बिठा पा रहे हैं, जिससे सांख्यिकी में एक कृत्रिम मोड़ पैदा हो रहा है। लेखक बताते हैं कि यदि यह एक भौतिक घटना होती, जैसे कि गहराई में फिसलने वाले फॉल्ट के प्रकार में परिवर्तन, तो इसकी पुष्टि करने के लिए इन मापों की तुलना भूकंप के आकार को मापने के एक अलग तरीके से करनी होगी जो छोटे आयोजनों की त्रुटियों के प्रति कम संवेदनशील हो। जब तक यह तुलना नहीं की जाती, यह मोड़ डेटा का एक ठोस तथ्य बना हुआ है, लेकिन इसका वास्तविक कारण अभी भी एक खुला प्रश्न है।
ये निष्कर्ष भविष्य में भूकंप सांख्यिकी की व्याख्या करने के तरीके के लिए एक महत्वपूर्ण चेतावनी प्रदान करते हैं। यह अध्ययन दर्शाता है कि किसी क्षेत्र में भूकंपों की आवृत्ति का वर्णन करने के लिए केवल एक संख्या की गणना करना भ्रामक हो सकता है यदि डेटा में विभिन्न व्यवहारों का मिश्रण हो या यदि पैटर्न एक विशिष्ट आकार पर बदल जाता हो। नोटो पेनिनसुला स्वार्म के लिए, गहरे भूकंप मानक नियम का पालन नहीं करते थे, और इस मोड़ को अनदेखा करना इस बात के गलत अनुमान की ओर ले जा सकता है कि कितने बड़े आयोजनों के होने की संभावना है। शोधकर्ता निष्कर्ष निकालते हैं कि हालांकि गहरा स्वार्म स्पष्ट रूप से उथले स्वार्म की तुलना में अलग व्यवहार कर रहा था, फिर भी हमें यह मानने में सावधानी बरतनी चाहिए कि हम भौतिक कारण जानते हैं, जब तक कि हम इस संभावना को खारिज न कर दें कि हमारे मापने वाले उपकरण केवल सबसे छोटे आयोजनों के लिए अलग व्यवहार कर रहे हैं। नोटो स्वार्म की कहानी एक स्पष्ट, मापने योग्य विसंगति की कहानी है जो हमारे मानक मॉडलों को चुनौती देती है, और हमें याद दिलाती है कि पृथ्वी की गहरी प्रक्रियाएं ऐसे पैटर्न उत्पन्न कर सकती हैं जो एक साधारण सीधी रेखा की तुलना में कहीं अधिक जटिल होते हैं।
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