Ontdek een interessante relatie tussen aardbevingen en kosmische straling

In de ruimte zie je dreigende aardbevingen. Niet in de letterlijke zin van het woord, zoals in de groep foto’s hierboven, maar toch duidelijk – in veranderingen in de intensiteit van kosmische straling die zijn vastgelegd door observatoria op het oppervlak van onze planeet. Krediet: IFJ PAN/NASA/JSC

Wetenschappers hebben een sterke statistische relatie gevonden tussen veranderingen in kosmische straling en seismische activiteit, wat kan helpen bij het voorspellen van aardbevingen. Het vermogen om specifieke locaties te voorspellen blijft echter onduidelijk en de ontdekking heeft geleid tot intrigerende vragen over de mogelijke invloed van fenomenen zoals donkere materiestromen.

Er is een duidelijke statistische correlatie tussen wereldwijde seismische activiteit en veranderingen in de intensiteit van kosmische straling geregistreerd op het oppervlak van onze planeet, wat kan helpen bij het voorspellen van aardbevingen. Verrassend genoeg vertoont het een frequentie die aan een duidelijke fysieke verklaring ontsnapt.

Sterke aardbevingen leiden meestal tot veel menselijke verliezen en enorme materiële verliezen. De omvang van de tragedie zou aanzienlijk kunnen worden verkleind als we de tijd en plaats van dergelijke catastrofale gebeurtenissen konden voorspellen. Het CREDO-project, in 2016 geïnitieerd door het Instituut voor Kernfysica van de Poolse Academie van Wetenschappen (IFJ PAN) in Krakau, probeert de eerder bekende hypothese te verifiëren dat aardbevingen kunnen worden voorspeld door veranderingen in … kosmische straling waar te nemen. Statistische analyses hebben aangetoond dat er inderdaad een verband bestaat tussen de twee fenomenen, maar ze vertonen kenmerken die niemand had verwacht.

Het internationale CREDO-project (Highly Distributed Cosmic Ray Observatory) is een virtueel kosmische stralingsobservatorium, open voor iedereen, dat niet alleen gegevens verzamelt en verwerkt van geavanceerde wetenschappelijke detectoren, maar ook van een groot aantal kleinere detectoren, waaronder de CMOS sensoren in smartphones.De manier (om van een smartphone een detector voor kosmische straling te maken, hoeft u alleen maar de gratis CREDO Detector-app te installeren). Een van de belangrijkste missies van CREDO is het volgen van wereldwijde veranderingen in de flux van secundaire kosmische straling die het oppervlak van onze planeet bereikt. Deze straling wordt intens geproduceerd in de stratosfeer van de aarde binnen wat de Regener-Pfotzer max wordt genoemd, waar deeltjes van primaire kosmische straling botsen met gasmoleculen in onze atmosfeer en een keten van secundaire deeltjes starten.

Op het eerste gezicht lijkt het idee van een verband tussen aardbevingen en kosmische straling, in zijn meest basale vorm die ons voornamelijk vanuit de zon en de diepe ruimte bereikt, misschien vreemd. De fysieke onderbouwing ervan is echter volkomen logisch’, beweert Dr. Piotr Humola (IFJ PAN en AstroCeNT CAMK PAN), coördinator van CREDO en eerste auteur van het artikel dat de ontdekking beschrijft in de Journal of Terrestrial Atmospheric and Heliophysics.

Het belangrijkste idee hier is op te merken dat wervelstromen in de vloeibare kern van onze planeet verantwoordelijk zijn voor het genereren van het aardmagnetisch veld. Dit veld buigt de banen van de geladen deeltjes van de oorspronkelijke kosmische straling af. Dus als grote aardbevingen gepaard gaan met verstoringen in de stromen van materie die de dynamo van de aarde doen bewegen, zullen deze verstoringen het magnetische veld veranderen, wat op zijn beurt de trajecten van primaire kosmische stralingsdeeltjes op een van de dynamiek afhankelijke manier zal beïnvloeden. van verstoringen op onze planeet. Als gevolg hiervan zouden op de grond gebaseerde detectoren enkele veranderingen moeten zien in het aantal gedetecteerde secundaire kosmische stralingsdeeltjes.

Natuurkundigen van CREDO analyseerden gegevens over de intensiteit van kosmische straling van twee stations van het Neutron Monitor Database Project (verzameld in de afgelopen halve eeuw) en het Pierre Auger Observatorium (verzameld sinds 2005). De keuze van observatoria werd bepaald door het feit dat ze zich aan weerszijden van de evenaar bevinden en verschillende detectietechnieken gebruiken. De analyses omvatten veranderingen in zonneactiviteit, zoals weergegeven in een database die wordt bijgehouden door het Solar Effects Data Analysis Center. Basisinformatie over de seismische activiteit van de aarde werd op zijn beurt verkregen van de US Geological Survey.

Analyses werden uitgevoerd met behulp van verschillende statistische technieken. In elk geval is gedurende de bestudeerde periode een duidelijke correlatie naar voren gekomen tussen veranderingen in de intensiteit van secundaire kosmische straling en de totale magnitude van alle aardbevingen met magnitudes groter dan of gelijk aan 4. Belangrijk is dat deze correlatie pas duidelijk wordt wanneer de kosmische stralingsgegevens toon 15 dagen vooruit ten opzichte van seismische gegevens. Dit is goed nieuws, omdat het aangeeft dat aankomende aardbevingen veel eerder kunnen worden gedetecteerd.

Helaas wordt uit de analyses niet duidelijk of ramplocaties kunnen worden geïdentificeerd. Correlaties tussen veranderingen in de intensiteit van kosmische straling en aardbevingen komen niet voor in de locatiespecifieke analyses. Ze verschijnen alleen wanneer seismische activiteit op wereldschaal in aanmerking wordt genomen. Dit feit kan betekenen dat men in veranderingen in de intensiteit van kosmische straling een fenomeen kan zien dat onze planeet als geheel ervaart.

“In de wetenschappelijke wereld wordt aangenomen dat er een ontdekking wordt gedaan wanneer het statistische betrouwbaarheidsniveau voor ondersteunende gegevens vijf sigma of standaarddeviaties bereikt. Voor de waargenomen correlatie krijgen we meer dan zes sigma, wat betekent dat er minder dan een kans van één op een miljard dat de correlatie het gevolg is van toeval. We hebben dus een zeer goede statistische basis om te beweren dat we een fenomeen hebben ontdekt dat echt bestaat. De enige vraag is, is het echt de een die we verwachtten?” vraagt ​​Dr. Homola.

Het blijkt inderdaad dat de globale aard van het waargenomen fenomeen en de 15-daagse vooruitgang in seismische activiteit die zichtbaar is in kosmische straling niet de enige opwindende mysteries zijn die verband houden met de ontdekking. De grootste verrassing is de wijdverbreide frequentie van de associatie – een fenomeen dat niemand had verwacht. Analyses laten zien dat de maximale correlatie elke 10-11 jaar optreedt, een periode die vergelijkbaar is met de zonneactiviteitscyclus. Het komt echter helemaal niet overeen met de maximale activiteit van onze ster!

Bovendien zijn er andere veel voorkomende periodieke perioden van onbekende aard in zowel kosmische straling als seismische gegevens. Voorbeelden zijn onder meer periodieke veranderingen in seismische activiteit en de intensiteit van secundaire kosmische straling in de loop van een cyclus die overeenkomt met de sterrendag van de aarde (gelijk aan ~ 24 uur min ~ 236 seconden). Zouden de kosmisch-seismische associaties dan kunnen worden veroorzaakt door een middel dat ons van buiten het zonnestelsel bereikt en in staat is tegelijkertijd stralings- en seismische effecten te produceren? Welk conventioneel fysisch fenomeen kan de schijnbare correlaties kwalitatief verklaren?

Het ontbreken van klassieke verklaringen voor de waargenomen cycliciteit doet denken aan de mogelijke rol van andere, minder klassieke fenomenen. Een van die factoren zou de doorgang van de aarde door een stroom van donkere materie kunnen zijn die wordt gewijzigd door de zon en andere massieve lichamen in ons planetaire systeem. De aarde, met zijn grote magnetische veld, is een zeer gevoelige deeltjesdetector, veel groter dan door de mens gemaakte detectoren. Het is daarom redelijk om de mogelijkheid te bieden om te reageren op fenomenen die niet zichtbaar zijn voor de huidige meetinstrumenten.

“Ongeacht de bron van de waargenomen periodiciteit, het belangrijkste in deze fase van het onderzoek is dat we een verband hebben aangetoond tussen de kosmische straling die op het oppervlak van onze planeet is geregistreerd en de seismiciteit ervan – en als er iets is, kunnen we er zeker van zijn dat onze waarneming wijst op geheel nieuwe en opwindende onderzoeksmogelijkheden”, concludeert Dr. Humola.

Referentie: “Observatie van grootschalige primaire correlaties tussen kosmische straling en aardbevingen met een periodiciteit vergelijkbaar met de zonnecyclus” door P. Homola, V. Marchenko, A. Napolitano, R. Damian, R. Guzik, D. Alvarez-Castillo , S. Stuglik, O. Ruimi, O. Skorenok, J. Zamora-Saa, JM Vaquero, T. Wibig, M. Knap, K. Dziadkowiec, M. Karpiel, O. Sushchov, JW Mietelski, K. Gorzkiewicz, N Zabari, K. Almeida Cheminant, B. Idźkowski, T. Bulik, G. Bhatta, N. Budnev, R. Kamiński, MV Medvedev, K. Kozak, O. Bar, Ł. Bibrzycki, M. Bielewicz, M. Frontczak, P. Kovács, B. Łozowski, J. Miszczyk, M. Niedźwiecki, L. del Peral, M. Piekarczyk, MD Rodriguez Frias, K. Rzecki, K. Smelcerz, T., J. Stasielak en A.A. Tursunov, 13 april 2023 Hier beschikbaar. Journal of Physics of the Atmosphere, Sun, and Earth.
DOI: 10.1016/j.jastp.2023.106068