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“突然，烏雲密佈的天空劃出一道閃電！幾秒之後，雷聲才隨之而來。”
對於這樣的場景，想必我們都不會陌生。閃電總是先於雷聲到來，因為閃電以光速傳播，每秒3×10⁸米，可以幾乎沒有延時的被我們觀測到；而雷聲的傳播速度要慢得多，約每秒340米。幾個世紀以來，人們一直通過這種時間差來估算閃電的距離。這兩個信號之間的時間差越大，就意味著閃電的位置距離觀測者越遠。
其實，與此類似的還有地震。當地震發生時，同樣會產生一種以光速傳播的信號，這是一種由地球內部的質量變化而引起的引力突變，被稱為PEGS（瞬時彈性引力信號）。相比於傳播速度在3到10千米每秒的地震波來說，這種信號可以更早地被檢測儀器探測到。因此從理論上說，當地震發生後，地震學家可以在探測到地震波之前，瞬間記錄下這種引力擾動。然而可惜的是，
這是一種非常微弱的引力效應，它不到地球引力的十億分之一，非常難以被探測。因此，PEGS信號只能被用於記錄特別強烈的地震。2
這種信號首次被證實於一篇發表於2016年的研究，當時，研究人員從發生在2011年發生的9.1級“3.11日本地震”（或稱東日本大地震）的數據中，發現了這種信號。他們分析了來自10個距離震中500至3000公里不同地點的地震儀所記錄的數據，確認了這是一種與引力相關的信號。與此同時，他們還發現這種信號對地震的震級非常敏感，認為這是一種可被用於快速量化強震震級的性質。
這種PEGS是如何產生的呢？
其實，這種信號的產生過程非常複雜，它們並不僅僅直接產生於震源處，還會隨著地震波在地球內部的傳播而持續性地產生。每當地震發生時，地球內部的巖體就會突然移動，從而影響地球的質量分佈。當強震發生時，這種位移甚至可以達到幾米。由於局部的引力測量取決於測量點附近的質量分佈，因此每當發生地震時，都會導致引力發生微小但瞬時的變化。
在一定程度上，當地震發生時，產生的地震波會改變岩石的密度，在短時間內導致地球引力發生輕微變化——使地球引力與地震同步振盪。這種振盪的引力會對岩石施加一種短期的力的效應，從而觸發地震橫波（S波）。甚至在有的情況下，我們可以在地震縱波（P波）到達之前就觀測到這些由引力觸發的地震橫波。
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自了解了PEGS信號的存在以來，雖然研究人員已對這種信號的物理特性作出了較好的解釋，但是到目前為止，他們仍然缺乏一種可以直接地、準確地在計算機上對其進行模擬的系統。因為這種建模面臨的一個關鍵性難題就是要將地震發生時所產生的多重相互作用都整合到一個模型中。
最近，北京大學地空學院和GFZ（德國波茨坦地學研究中心）的研究人員成功地發展出了這樣一種系統。他們提出了一種新的算法，可以在不費多大力氣的情況下，實現對PEGS信號的高精度計算，並且能從這些信號中得出與特大地震的強度、持續時間和形成機制有關的信息。在這項研究中，他們將新的算法也應用於那次引發了福島海嘯的3.11日本大地震（9.1級）上，發現利用這一模型計算出的PEGS信號強度與已有的測量數據是一致的。
這是一則非常令人欣喜的消息，因為有了這些信號的幫助，就有望在破壞性的地震或海嘯到來之前探測到地震。這一新的結果被髮表在了近期的《地球與行星科學通訊》上。
研究人員希望，他們可以利用這一方法來分析那些距海岸線數百公里處發生的引力變化，來確定是否發生了（或正在發生）能引發海嘯的強地震。雖然目前這一點還難以完全真正做到，因為現有的測量儀器還不夠靈敏，而且周圍環境所引起的其他信號也會造成太大的干擾，但這一進展的確為我們可以提前躲避由強地震引發的一系列災難性事件帶來了新的希望。
https://phys.org/news/2020-02-earthquakes-deform-gravity.htm
https://phys.org/news/2017-12-early-quantify-magnitude-strong-earthquakes.html
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012821X20300935?via%3Dihub
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