加快地球自转的超强地震

文·图/姜森

1960年智利大地震引发的海啸波及日本海岸

2月6日，土耳其南部在不到10个小时内发生两次7.8级地震，土耳其及其邻国叙利亚受灾严重。作为破坏力最大的自然灾害之一，地震令人闻之色变。史上震级最高的一场地震发生在1960年的智利，不仅引起火山喷发和海啸，还导致地壳内陷，瞬间加快了地球自转的速度，其强度之大实属罕见。

一个多月发生数百次地震

1960年5月21日下午3时，一场超强地震袭击了南美洲国家智利的瓦尔迪维亚省，史称“5·21智利大地震”或“瓦尔迪维亚大地震”。这场地震发生于智利中南部的海底，震级最终确定为9.5级，震源深度33公里。

5月21日是智利的“海军光荣日”，以纪念伊基克战役（1879年智利与秘鲁之间的一场战役）的胜利。每年这一天，智利都会举行盛大的庆祝活动，智利总统会亲自出席。1960年5月21日早上6时2分，智利中部的阿劳科省发生了一次小型地震——也许冥冥中这是对智利人的警示。这次地震没有造成太大的损失，只是导致智利南部的通信中断。受此影响，时任智利总统豪尔赫·罗德里格斯下令，取消“海军光荣日”的传统庆祝活动。

智利政府还没来得及针对阿劳科省开展抗震救灾行动，规模远超于前的大地震就来了！“5·21智利大地震”涉及的范围达40万平方公里。高楼林立的城市顷刻间被夷为平地，大批村庄消失了。从这一天到5月30日，智利连续遭受地震袭击，造成6座休眠火山喷发，还出现了3座新的火山。

经地质学界评估，这是一次震群型地震，在自5月21日起的一个多月时间里，南北1400公里的狭长地带上连续发生了数百次地震，其中震级超过8级的有3次，超过7级的有10次，为世界地震史上所罕见。

骇人的大地震还引发了其他灾害。首先是20世纪最大的一场海啸：智利沿海的大量建筑物被海浪卷走，16万栋房屋遭到破坏。据当时的智利媒体报道，“大地震之后，海水迅速退去，露出了从未见过天日的海底。约15分钟后，水位又骤然涨高，巨浪滚滚而来，高达8—9米，最高达到25米，以摧枯拉朽之势袭击了太平洋东岸的城市和乡村。广场、港口、码头和海边的大批地震幸存者，瞬间被海啸吞噬。海边的大量建筑物被击得粉碎。紧接着，巨浪又迅速退去，把能带走的东西席卷一空。如此反复震荡，持续了数小时。”

除了海啸，这场大地震还导致了十分罕见的地裂。地表产生断层并错位，裂缝深入地表以下达25公里。大量罹难者都是坠入裂缝中丧生的。

1960年智利大地震后，人们观察地面上的裂缝

值得一提的是，自1939年智利发生7.8级大地震导致约3万人死亡后，智利人意识到，“质量不过硬，房子就会变成坟墓”。1940年，智利政府颁布了《建筑物抗震设计规范》，并将不合规范的房屋强行拆除。因此，“5·21智利大地震”发生时，凡是符合抗震规范要求的建筑物，大都只受到较小的破坏。例如，康塞普西翁一座钢铁厂只损失了不到1%的建筑和设备，原因是该地区在1939年遭到大地震侵袭后，严格贯彻了《建筑物抗震设计规范》。智利的建筑物防震设计理念在当时是比较先进的，其核心是“不与大自然硬碰硬，而是尽可能地缓冲、释放地震所产生的能量，从而最大限度地保全建筑物”。有媒体评论智利在抗震防震方面的高标准：严格的建筑规范、不折不扣的贯彻落实，是众多生命得以逃离鬼门关的关键。

上述举措使智利持续受益——1985年，首都圣地亚哥发生8级大地震，只造成177人死亡。为了进一步降低地震灾害中的死亡率，自1985年开始，智利政府要求所有建筑物都按照抵御9级地震的标准来设计，即抗强震、可阻燃；留有足够的逃生通道；旧建筑必须通过改建达到抗震标准，否则就予以拆除。

时间回溯到1960年，“5·21智利大地震”也给人们留下了教训：除了地震本身造成的危害，其引发的海啸也是导致大量人员伤亡和建筑物被毁的元凶。自那之后，地震灾害频发的国家都着手为易受海啸袭击的地区建立一系列完善的预警机制，对防灾减灾起到了积极作用。

跨越大洋的海啸

受到这场海啸破坏的远不止智利。在智利西侧的太平洋，海啸以每小时600—700公里的速度扫过。15小时后，海啸抵达美国夏威夷，造成56人死亡。22小时后，海啸抵达日本东海岸。令人难以想象的是，已跨越大洋的海啸仍然形成高达6—8米的巨浪，对日本的本州、北海道等地造成了严重破坏。而海啸并没有停止前进的脚步——菲律宾、新西兰东部、澳大利亚东南部以及遥远的阿拉斯加和阿留申群岛，最终都遭到侵袭。

总体来看，“5·21智利大地震”波及面之广、释放能量之大都是非常罕见的。事后据统计，这场大地震及其引发的海啸，共导致近5000人死亡，200万人无家可归，直接经济损失在4亿—8亿美元之间。要知道，1960年智利全年的国民生产总值只有约42亿美元。也就是说，“5·21智利大地震”吞掉了这个国家9.5%～19%的国民生产总值。

日本与智利相隔1万多公里，竟也因为这场地震引发的海啸遭受无妄之灾——数百人死亡，数千所住宅被毁，2万多亩良田被淹没，15万人无家可归……

9.5级地震如何评定

“5·21智利大地震”是有仪器测量记录以来，全球震级最高的地震。需要说明的是，根据地质学领域的震级划分，最高震级为9级。那么，9.5级的数字是如何得出的呢？

震级是表征地震强弱的量度，也是划分震源释放的能量大小的等级。其单位是“里氏”，通常用字母“M”表示。地震所释放的能量越大，震级就越高。震级每提高1.0级，其释放的能量就增加32倍；每提高2.0级，其释放的能量就增加约1000倍。也就是说，1场6级地震释放的能量相当于32场5级地震；1场7级地震释放的能量则相当于1000场5级地震。

关于“5·21智利大地震”的级数，科学界存在争议。在这场地震之前，有记录的震级最高的地震发生于1906年1月31日，位置在厄瓜多尔和哥伦比亚两国边界附近的海中，其震级达到8.8级。鉴于最高震级为9级，有人认为“5·21智利大地震”的震级应评定为8.8级，至多达到8.9级。然而，更多的科学家认为，这场地震所释放的能量实在太大了，远超8.9级。于是，通过其造成的破坏反推释放的能量，最终确定震级为9.5级。它也成为人类史上有记录的震级最高的地震。

地壳收缩致地球自转加快

21世纪初，地质学界对于地震的研究全面深入，“5·21智利大地震”是最重要的研究样本，取得了许多新的研究成果。

美国航空航天局下属喷气推进实验室的地球物理学家理查德·格罗斯，通过电脑模型模拟评估了“5·21智利大地震”造成的影响。模拟评估结果显示，这场地震竟然加快了地球自转的速度，使地球一天的时长缩短了1.26微秒（1微秒等于百万分之一秒）。为进行比较，格罗斯利用相同的电脑模型对2004年12月发生的苏门答腊大地震进行了评估，结果显示，那场地震使地球一天的时长缩短了6.8微秒。

格罗斯的研究还显示，“5·21智利大地震”使地轴偏移了约8厘米。地轴是一条人为设定的线，稍稍偏离地球自转所围绕的南北轴。依照这条线，地球原本分布不均衡的质量变得均衡。

美国威斯康星大学密尔沃基分校地震学家基思·斯维尔德鲁普，将地球比作一名手里握着石头、身体不停旋转的花样滑冰选手。这名选手的旋转轴处于身体中央，但她的轴心会向握石头的手稍稍偏移。

大地震是怎样给地球注入涡轮旋转推力的呢？斯维尔德鲁普用身体旋转的花样滑冰选手来加以说明：“当她收紧手臂的时候，身体旋转的速度开始加快。类似地，在‘5·21智利大地震’期间，由于地壳迅速向内部收缩，地球的旋转速度有所加快。”

“5·21智利大地震”属于逆冲地震，即部分地表沉入相邻地表的下部。这一过程被称为“潜没”，除了地震，还会导致火山喷发。斯维尔德鲁普说：“某块地表的岩层沉入地球内部，就像花样滑冰选手将双臂向身体缩紧。”只有内向移动的逆冲地震才会导致地球转速加快，从而缩短一天的时长。其他类型的地震则不会影响地球自转的速度，比如水平滑移式地震，即一个板块水平移向另一个板块。另外，逆冲地震并不是能够缩短或延长地球一天时长的唯一现象。火山喷发及月球的潮汐作用也能产生这种影响。

科学家虽然可以测量地球一天的时长，但精度只能达到20微秒。所以，“5·21智利大地震”造成地球一天的时长缩短是估算出来的，而不是测量出来的。斯维尔德鲁普说：“但是，这并不意味着大地震的影响是假想的。它加快地球自转的影响是真实存在的，只是这种影响稍纵即逝。”“5·21智利大地震”导致的时长缩短并没有持续下去，而且其准确的时间也无法进行测量。

大地震之间的关联性研究

智利位于环太平洋地震带上，地震活动频繁。这是纳斯卡板块、南美板块和奇洛埃板块之间的碰撞所导致的。纳斯卡板块的绝对运动速度，经校准为每年3.7厘米，是地球上所有板块中绝对运动速度最快的。这些地质特征使智利被列为世界上地震最频繁的国家之一。迄今为止，该国已经记录了100多次7级以上的地震，以及12次海啸。这也使它成为地质学界研究地震的重点国家。

人们不禁好奇，在没有科学记录的古代，像“5·21智利大地震”这样的超强地震发生过吗？2005年，美国马萨诸塞州伍兹-霍尔海洋研究院的地质学研究团队得出结论：距今3800多年前，智利北部曾发生过一场震级达到9.5级的强震，当时的智利海岸被摧毁，导致沿海地区长达1000年都不适宜人类居住。当地的人类族群在1000多年后才重回海边生活。

另一项研究显示，强烈的地震导致的地轴偏移，可能积聚巨大的能量，这种能量可能在数年甚至数十年后于其他地区爆发出来，从而引发另一场地震。研究认为，1960年“5·21智利大地震”积聚的大量能量并没有完全释放出来。2004年12月26日的苏门答腊里氏9级大地震，可能与“5·21智利大地震”有关。到了2005年3月28日，苏门答腊断层南端又发生了里氏8.7级地震，这可能与2004年的地震有关。

目前尚不清楚地震产生的能量是如何积聚和传导的。这方面的研究如果取得突破，对地震的预报和灾害应对将具有重大意义。伍兹-霍尔海洋研究院的研究团队指出：“即便每50年发生一次超强地震，很多人在一生当中仍有可能会遇到一次。因此，我们应该认真研究大地震之间的关联性。”