海底が神経系を持っていたら、どのような姿をしているだろうか。おそらく、日本の地震が始まる断層の上に設置されたセンサーに接続された数千マイルの光ファイバーケーブルで構成されるだろう。
このシステムは、2011年のような大惨事を防ぐことを目的に6月に完成した。2011年には、6分間続く激しい地震が続いた後、時速435マイルで都市を破壊する130フィートの津波が襲った。
遅れた警報により、ある地域ではわずか10分しか避難時間がなく、地震の読み取りが不正確だったため、より小さな波しか警告できなかった。20,000人近くが命を落とし、数千人が負傷したり行方不明になった。また、津波によって福島第一原子力発電所で炉心が崩壊し、周辺の土地を放射能で汚染した。
2011年の海底で発生したマグニチュード9.0の「メガスラスト」地震は、日本の記録上で最悪のもので、太平洋の海底から45マイル離れた場所で始まった。陸上センサーはその最初の衝撃波を検知したが、その規模や津波の生成を即座に正確に伝えることはできなかった。
数ヵ月後、日本は海底の地震検知システムの拡張を開始し、先月、そのシステムが完成したことにより、日本は初めて全ての沈降帯を直接、リアルタイムで監視できる国となった。これにより、避難のための貴重な時間と重要なインフラの影響を緩和するための時間が追加された。
しかし、先進的な警報システムだけがすべてではないと、太平洋北西部地震ネットワークのディレクターである地震学者ハロルド・トービンは言う。「沖合の断層帯を配線することで、常に耳を傾けていられます。これにより、断層のストレスがどのように蓄積され、地震の始まりにどのように解放されるかといった微妙な信号を検出できます。」
2011年の地震から数ヶ月以内に、日本政府はS-net（海底地震・津波観測ネットワーク）の構築を開始した。S-netは、2011年の地震が始まった地震活動が活発な日本トレンチに、日本の地震検知ネットワークを接続した。現在、約3540マイルのケーブルが116,000平方マイルの海域に張り巡らされ、150の海底観測所と接続されている。
各観測所には14の異なるセンサーがあり、地震計や加速度計、上を通過する波を測定する圧力計が含まれている。このネットワーク—2017年に完成した、より大きなネットワークの一部である—は、翌年にマグニチュード6.0の地震が発生した際、最初の揺れが到達する20秒前に警報が市町に届き、貴重な時間が得られた。
2006年、南海トラフの一部に沿って開始された小規模な海底ネットワーク、DONET（Dense Oceanfloor Network System for Earthquakes and Tsunamis）は、日本の最も緊急な地震脅威と見なされているこの地域のセンサー網を強化してきた。1944年と1946年に発生したマグニチュード8.0以上の大地震が近くで起きて以来、プレート間のストレスが限界に近づいていると推測されていた。南海メガスラスト帯は、大阪と名古屋、東海工業地帯などの人口密集地からわずか40〜60マイルの距離にあり、津波の地理的特徴が直接岸に向かっている。
災害計画では、陸上センサーが警告を発する前に警報が届けば、数十万人が犠牲になり、経済損失は1兆ドルを超えると見積もられている。2013年にDONETは460マイルを超えるケーブルを含むように拡張された。そして、2019年に最近完成したN-net（南海トラフ海底観測ネットワーク）が始まり、現在南海メガスラスト帯の残りの部分をカバーしている。
N-netは1,000マイル以上のケーブルで接続された36の観測所から成り、日本の大規模な地震検知システムを完成させた。
N-netの最終リンクが今年の6月に設置されることで、地震の警告時間が20秒、津波の警告時間が最大20分増加し、到着する航空機を迂回させたり、繁忙な港の海門を閉鎖させるのに十分な時間になる。
このプロジェクトは地震学者にとって貴重なデータの宝庫を提供する可能性もある。特に注目されているのは、地震が発生することなく緩やかに断層が解放される「スロースリップ事象」と呼ばれる現象だ。トービンは、「過去20年を振り返ると、私たちは基本的に断層がロックされて動かないか、地震が発生して非常に速く動くかの2つだと考えていましたが、スロースリップ事象は、断層が通常のプレートテクトニクスの速度よりも早く動くことを示していますが、地震よりもはるかに遅いのです。
スロースリップ事象は小さな地震の前には通常存在しませんが、重大な事象の数日前にはしばしば発生します。これが「大きな地震の準備」をする可能性があるかもしれません」と述べている。その一方で、すべてのスロースリップ事象が地震に続くわけではない点にも注意を促している。
N-netの技術者たちは、今後数ヶ月間、機器のキャリブレーションを行い、日本の約6,000の陸上センサーを含む監視バックボーンにデータを統合していくことになる。しかし、最も困難な部分は完了した：防護された光ファイバーケーブルと観測所の設置だ。これには、船からケーブルを刺して深海底に設置し、浅い海底地域に埋設して漁具やアンカーから保護する作業が含まれる。
水中ロボットが深海での作業をサポートし、今後は観測所のサービスや部品の交換を行う予定となっている。
日本のネットワークの完成は、ウェールズのカーディフ大学での別の津波検知プログラムの完成と重なる。GREAT（Global Real-Time Early Assessment of Tsunamis）は6月にオンラインになり、包括的核実験禁止条約機関のために作成された11の音響海洋ステーションのうち4つからデータをストリーミングする。
このシステムは、隠れた核爆発を検知するために設計されており、低周波音響重力波を感知するためのグローバルなスパンシステムである。
カーディフ大学の研究者たちは、機械学習アルゴリズムを用いて水中の信号を解釈する。数秒以内にこのシステムは地震の規模、断層の滑りのタイプ、津波の可能性を推定し、警報を発信する。
ただし、グローバルなカバレッジを得るためには、合計2ダースの水中音響ステーションが必要となると研究者たちは推定している。
検出システムが広がる一方で、地球上で最も脆弱な断層の一つであるカスケーディア・メガスラスト断層は、最も監視が行われていない。これが、バンクーバー島からカリフォルニア北部までの太平洋北西部に沿って伸びている。
日本の断層とは異なり、ここでは多くの小さな地震が発生しないため、最初は地震学者たちはリスクが低いと考えていた。しかし、最近の研究により、非常に稀で巨大な地震のリスクがあることが示された。
カスケーディア・メガスラスト断層は、現在のところ、3つの地震計を備えた一つのケーブルしかないが、最近になってその一つを交換し、さらに3つを追加するための資金が確保された。「私たちが日本と比較的少ないというのは、カスケーディアの現実です。」とトービンは述べている。
大地震の早期発見は、太平洋北西部沿岸の何千万人もの人々に準備する時間を提供することができるかもしれない。そして、断層のスロースリップ事象の検出も同様である。「私たちは、非常に大きな地震がどのように蓄積されるかを非常に良く理解しています。これは2011年と同じ規模のものになる可能性があります。」と彼は警告している。「これはほぼ避けられないと思います。」
画像の出所：scientificamerican