加快地球自轉的超強地震

文·圖/姜森

1960年智利大地震引發的海嘯波及日本海岸

2月6日，土耳其南部在不到10個小時內發生兩次7.8級地震，土耳其及其鄰國敘利亞受災嚴重。作為破壞力最大的自然災害之一，地震令人聞之色變。史上震級最高的一場地震發生在1960年的智利，不僅引起火山噴發和海嘯，還導致地殼內陷，瞬間加快了地球自轉的速度，其強度之大實屬罕見。

一個多月發生數百次地震

1960年5月21日下午3時，一場超強地震襲擊了南美洲國家智利的瓦爾迪維亞省，史稱“5·21智利大地震”或“瓦爾迪維亞大地震”。這場地震發生于智利中南部的海底，震級最終確定為9.5級，震源深度33公里。

5月21日是智利的“海軍光榮日”，以紀念伊基克戰役（1879年智利與秘魯之間的一場戰役）的勝利。每年這一天，智利都會舉行盛大的慶祝活動，智利總統會親自出席。1960年5月21日早上6時2分，智利中部的阿勞科省發生了一次小型地震——也許冥冥中這是對智利人的警示。這次地震沒有造成太大的損失，只是導致智利南部的通信中斷。受此影響，時任智利總統豪爾赫·羅德里格斯下令，取消“海軍光榮日”的傳統慶祝活動。

智利政府還沒來得及針對阿勞科省開展抗震救災行動，規模遠超于前的大地震就來了！“5·21智利大地震”涉及的范圍達40萬平方公里。高樓林立的城市頃刻間被夷為平地，大批村莊消失了。從這一天到5月30日，智利連續遭受地震襲擊，造成6座休眠火山噴發，還出現了3座新的火山。

經地質學界評估，這是一次震群型地震，在自5月21日起的一個多月時間里，南北1400公里的狹長地帶上連續發生了數百次地震，其中震級超過8級的有3次，超過7級的有10次，為世界地震史上所罕見。

駭人的大地震還引發了其他災害。首先是20世紀最大的一場海嘯：智利沿海的大量建筑物被海浪卷走，16萬棟房屋遭到破壞。據當時的智利媒體報道，“大地震之后，海水迅速退去，露出了從未見過天日的海底。約15分鐘后，水位又驟然漲高，巨浪滾滾而來，高達8—9米，最高達到25米，以摧枯拉朽之勢襲擊了太平洋東岸的城市和鄉村。廣場、港口、碼頭和海邊的大批地震幸存者，瞬間被海嘯吞噬。海邊的大量建筑物被擊得粉碎。緊接著，巨浪又迅速退去，把能帶走的東西席卷一空。如此反復震蕩，持續了數小時。”

除了海嘯，這場大地震還導致了十分罕見的地裂。地表產生斷層并錯位，裂縫深入地表以下達25公里。大量罹難者都是墜入裂縫中喪生的。

1960年智利大地震后，人們觀察地面上的裂縫

值得一提的是，自1939年智利發生7.8級大地震導致約3萬人死亡后，智利人意識到，“質量不過硬，房子就會變成墳墓”。1940年，智利政府頒布了《建筑物抗震設計規范》，并將不合規范的房屋強行拆除。因此，“5·21智利大地震”發生時，凡是符合抗震規范要求的建筑物，大都只受到較小的破壞。例如，康塞普西翁一座鋼鐵廠只損失了不到1%的建筑和設備，原因是該地區在1939年遭到大地震侵襲后，嚴格貫徹了《建筑物抗震設計規范》。智利的建筑物防震設計理念在當時是比較先進的，其核心是“不與大自然硬碰硬，而是盡可能地緩沖、釋放地震所產生的能量，從而最大限度地保全建筑物”。有媒體評論智利在抗震防震方面的高標準：嚴格的建筑規范、不折不扣的貫徹落實，是眾多生命得以逃離鬼門關的關鍵。

上述舉措使智利持續受益——1985年，首都圣地亞哥發生8級大地震，只造成177人死亡。為了進一步降低地震災害中的死亡率，自1985年開始，智利政府要求所有建筑物都按照抵御9級地震的標準來設計，即抗強震、可阻燃；留有足夠的逃生通道；舊建筑必須通過改建達到抗震標準，否則就予以拆除。

時間回溯到1960年，“5·21智利大地震”也給人們留下了教訓：除了地震本身造成的危害，其引發的海嘯也是導致大量人員傷亡和建筑物被毀的元兇。自那之后，地震災害頻發的國家都著手為易受海嘯襲擊的地區建立一系列完善的預警機制，對防災減災起到了積極作用。

跨越大洋的海嘯

受到這場海嘯破壞的遠不止智利。在智利西側的太平洋，海嘯以每小時600—700公里的速度掃過。15小時后，海嘯抵達美國夏威夷，造成56人死亡。22小時后，海嘯抵達日本東海岸。令人難以想象的是，已跨越大洋的海嘯仍然形成高達6—8米的巨浪，對日本的本州、北海道等地造成了嚴重破壞。而海嘯并沒有停止前進的腳步——菲律賓、新西蘭東部、澳大利亞東南部以及遙遠的阿拉斯加和阿留申群島，最終都遭到侵襲。

總體來看，“5·21智利大地震”波及面之廣、釋放能量之大都是非常罕見的。事后據統計，這場大地震及其引發的海嘯，共導致近5000人死亡，200萬人無家可歸，直接經濟損失在4億—8億美元之間。要知道，1960年智利全年的國民生產總值只有約42億美元。也就是說，“5·21智利大地震”吞掉了這個國家9.5%～19%的國民生產總值。

日本與智利相隔1萬多公里，竟也因為這場地震引發的海嘯遭受無妄之災——數百人死亡，數千所住宅被毀，2萬多畝良田被淹沒，15萬人無家可歸……

9.5級地震如何評定

“5·21智利大地震”是有儀器測量記錄以來，全球震級最高的地震。需要說明的是，根據地質學領域的震級劃分，最高震級為9級。那么，9.5級的數字是如何得出的呢？

震級是表征地震強弱的量度，也是劃分震源釋放的能量大小的等級。其單位是“里氏”，通常用字母“M”表示。地震所釋放的能量越大，震級就越高。震級每提高1.0級，其釋放的能量就增加32倍；每提高2.0級，其釋放的能量就增加約1000倍。也就是說，1場6級地震釋放的能量相當于32場5級地震；1場7級地震釋放的能量則相當于1000場5級地震。

關于“5·21智利大地震”的級數，科學界存在爭議。在這場地震之前，有記錄的震級最高的地震發生于1906年1月31日，位置在厄瓜多爾和哥倫比亞兩國邊界附近的海中，其震級達到8.8級。鑒于最高震級為9級，有人認為“5·21智利大地震”的震級應評定為8.8級，至多達到8.9級。然而，更多的科學家認為，這場地震所釋放的能量實在太大了，遠超8.9級。于是，通過其造成的破壞反推釋放的能量，最終確定震級為9.5級。它也成為人類史上有記錄的震級最高的地震。

地殼收縮致地球自轉加快

21世紀初，地質學界對于地震的研究全面深入，“5·21智利大地震”是最重要的研究樣本，取得了許多新的研究成果。

美國航空航天局下屬噴氣推進實驗室的地球物理學家理查德·格羅斯，通過電腦模型模擬評估了“5·21智利大地震”造成的影響。模擬評估結果顯示，這場地震竟然加快了地球自轉的速度，使地球一天的時長縮短了1.26微秒（1微秒等于百萬分之一秒）。為進行比較，格羅斯利用相同的電腦模型對2004年12月發生的蘇門答臘大地震進行了評估，結果顯示，那場地震使地球一天的時長縮短了6.8微秒。

格羅斯的研究還顯示，“5·21智利大地震”使地軸偏移了約8厘米。地軸是一條人為設定的線，稍稍偏離地球自轉所圍繞的南北軸。依照這條線，地球原本分布不均衡的質量變得均衡。

美國威斯康星大學密爾沃基分校地震學家基思·斯維爾德魯普，將地球比作一名手里握著石頭、身體不停旋轉的花樣滑冰選手。這名選手的旋轉軸處于身體中央，但她的軸心會向握石頭的手稍稍偏移。

大地震是怎樣給地球注入渦輪旋轉推力的呢？斯維爾德魯普用身體旋轉的花樣滑冰選手來加以說明：“當她收緊手臂的時候，身體旋轉的速度開始加快。類似地，在‘5·21智利大地震’期間，由于地殼迅速向內部收縮，地球的旋轉速度有所加快。”

“5·21智利大地震”屬于逆沖地震，即部分地表沉入相鄰地表的下部。這一過程被稱為“潛沒”，除了地震，還會導致火山噴發。斯維爾德魯普說：“某塊地表的巖層沉入地球內部，就像花樣滑冰選手將雙臂向身體縮緊。”只有內向移動的逆沖地震才會導致地球轉速加快，從而縮短一天的時長。其他類型的地震則不會影響地球自轉的速度，比如水平滑移式地震，即一個板塊水平移向另一個板塊。另外，逆沖地震并不是能夠縮短或延長地球一天時長的唯一現象。火山噴發及月球的潮汐作用也能產生這種影響。

科學家雖然可以測量地球一天的時長，但精度只能達到20微秒。所以，“5·21智利大地震”造成地球一天的時長縮短是估算出來的，而不是測量出來的。斯維爾德魯普說：“但是，這并不意味著大地震的影響是假想的。它加快地球自轉的影響是真實存在的，只是這種影響稍縱即逝。”“5·21智利大地震”導致的時長縮短并沒有持續下去，而且其準確的時間也無法進行測量。

大地震之間的關聯性研究

智利位于環太平洋地震帶上，地震活動頻繁。這是納斯卡板塊、南美板塊和奇洛埃板塊之間的碰撞所導致的。納斯卡板塊的絕對運動速度，經校準為每年3.7厘米，是地球上所有板塊中絕對運動速度最快的。這些地質特征使智利被列為世界上地震最頻繁的國家之一。迄今為止，該國已經記錄了100多次7級以上的地震，以及12次海嘯。這也使它成為地質學界研究地震的重點國家。

人們不禁好奇，在沒有科學記錄的古代，像“5·21智利大地震”這樣的超強地震發生過嗎？2005年，美國馬薩諸塞州伍茲-霍爾海洋研究院的地質學研究團隊得出結論：距今3800多年前，智利北部曾發生過一場震級達到9.5級的強震，當時的智利海岸被摧毀，導致沿海地區長達1000年都不適宜人類居住。當地的人類族群在1000多年后才重回海邊生活。

另一項研究顯示，強烈的地震導致的地軸偏移，可能積聚巨大的能量，這種能量可能在數年甚至數十年后于其他地區爆發出來，從而引發另一場地震。研究認為，1960年“5·21智利大地震”積聚的大量能量并沒有完全釋放出來。2004年12月26日的蘇門答臘里氏9級大地震，可能與“5·21智利大地震”有關。到了2005年3月28日，蘇門答臘斷層南端又發生了里氏8.7級地震，這可能與2004年的地震有關。

目前尚不清楚地震產生的能量是如何積聚和傳導的。這方面的研究如果取得突破，對地震的預報和災害應對將具有重大意義。伍茲-霍爾海洋研究院的研究團隊指出：“即便每50年發生一次超強地震，很多人在一生當中仍有可能會遇到一次。因此，我們應該認真研究大地震之間的關聯性。”