最伟大未解之谜：地震中到底发生了什么？

　　序：我们向几位权威的科学家咨询什么是至今为止人类最大的未解之谜，同时也列出了我们这些编辑所想到的未解之谜。近期请关注“最伟大的未解之谜”。在这一系列文章中，也许您并不能得到满意的答案，但您可以从中了解到关于这些谜团的最新研究进展。 　

　地震中到底发生了什么

　　当一场具有相当振幅的地震发生时，科学家们可以精确地解释地震源从哪里发生，或是解释出地震是由什么样的断层运动产生的，甚至还能预测余震持续的时间。但是奇怪的是，所有地震学家和地球物理学家都不能准确地说出当发生地震时，地球内部究竟发生了什么？

　　在过去的几十年中，地震物理学的理论发生了翻天覆地的变化，科学家们通过实验室模拟、对断层进行钻探地质研究和理论探索，在对地震原理的理解方面越来越深入。但是推动断层缓慢运动、并且在某一时刻突然塌陷，而造成地震的自然驱动力和其作用过程，到今天为止仍然没有准确的定论。

　　但是当两大岩石板块相对运动时，板块运动产生的高度摩擦力和融化现象，以及人们所预期出现的一系列板块运动，迄今为止都没有确切的科学证据。地质学家认为，完全有理由相信地震过程中有不可思议的地质运动发生。地球物理学家汤姆·海顿说：“在地球科学研究中，最为基本的问题之一就是如何解释地震过程中板块的相对摩擦运动方式，这是三十年来研究地球物理学中遇到的最大的难题之一”。

　　温柔的地震
　　地震是剧烈的地质现象，但是科学家们声称其实地震的外在表现已经温柔了很多。绝大多数地震是地质板块作相对冲撞运动时发生的，当这种摩擦力超过了板块自身的应力，地震就会发生，导致了岩层的断裂甚至地壳的严重变形，同时这种巨大的地质作用会释放出惊人的弹性拉力，当地震发生时，这种拉力会以地震波的形式以多个方向在地下蔓延。

　　科学家们说，关于地震最奇怪的问题就是地震其实比预计的要温柔得多。

　　举例来说：一些科学家相信他们已经找到了在实验室条件下模拟小型地震的方法，但当他们把实验室模型数据套算到真实的地震中的时候，他们发现该模型预测的地震破坏程度要比实际情况大得多，即使是上周发生在秘鲁造成500多人死亡的大地震、2005年发生在巴基斯坦的杀死80000多人的大地震和2004年苏门答腊群岛杀死25万多人的地震海啸都是震源能量大大缩减以后造成的，如果按震源能量来换算，地震带来的将是毁灭性的破坏，部分岩层甚至会因为能量过高而融化。

　　科学家声称：“如果是那样的话，地震将会极其剧烈，以至于不可能有生命在那样的浩劫中幸免”。但是事实情况并非如此，地震到达地表时，其破坏力已经温柔得多了，因此到目前为止模拟完全真实的地震过程还是不可能的。

　　设备设计的瓶颈
　　难以模拟地震主要是在实验室环境下很难完全制造出真实地震的各种条件，这些地质条件都发生在地下几公里处，包括高强度的拉力、高压力、高温和一定的运动频率。

　　布朗大学岩石机械部门的科学家设计的模拟仪器可以模拟高应力条件下岩石样本的运动状态，便于地质学家分析深层摩擦运动的原理，这套仪器可以模拟地下10公里深度的地质运动。这对研究地震的原理来说具有里程碑式的意义，但是还远远不够，因为地层深处很多磁力特性和物理特性还是难以模拟。

　　科学家们宣称，设备设计的瓶颈是限制模拟精确度的主要原因。

　　普通的摩擦运动
　　在地表发生的摩擦运动一般是相对稳定的，摩擦会产生热量，并且摩擦系数会随着作用在摩擦面上的压力增大而增大。我们假设地底的摩擦运动也是一样，相对运动产生的摩擦可能会生成惊人的热量，甚至把一些岩层融化。

　　但奇怪的是，当地底两个巨大的岩层板块相遇的时候，尽管发生了巨大的相对摩擦运动，却没有岩石融化为岩浆。这也许是因为地下的摩擦运动并没有产生那么多的热量。地震的摩擦作用一般是这样的：在相对位移很小的情况下，摩擦力的数值会很大；但是当岩层运动时，摩擦力又会降为很小，这使得摩擦力难以做功而产生巨大热量，于是地震期间地下板块不会因为摩擦生热而融化。

　　另一种解释是相对运动的板块发生了伯努力现象，就好像我们滑冰的时候，冰刀对冰面造成的高压使得冰面产生微小融化，融化的水分离了接触面而使冰刀和冰面间的摩擦力异常之小。地层的相对运动如果发生了类似的情况，那么不产生大量热量也是非常可能的。

　　还有一种解释是地层相对运动时，有高压把水压入，从而产生了高压水蒸汽，水蒸汽最后推动地层移动、破裂，于是发生了地震，这种说法还需要进一步的论证。

　　科学家们解释说：“我们虽然不能在十年之内完全解开地震运动的奥秘，但我们的研究可以帮助人类更好地了解地震可能带来的破坏，并且帮助我们尽可能多地减少地震时的人员伤亡，也许有一天，人类还可以完全准确地预报地震，那将是我们研究的真正意义所在”。