要預測地震為何那麼難？

公元 132 年，中國天文學家張衡將他最新的發明上呈給東漢朝廷。他宣稱這個大型的瓶狀物可以預測國境內何時會發生地震——還會指引他們要往何處去救援。朝廷有點存疑，特別是當這個裝置在一個 看似很寧靜的午後被觸動了。但當數日後使者前來尋求協助時，他們的態度從懷疑變成感激。

張衡發明的地動儀

現今，我們不再依靠瓶子來識別地震，但對於試圖追蹤地震的人來說， 地震仍然是個很獨特的挑戰。為什麼地震這麼難以預測？我們要如何才能預測得更好？要回答這問題，我們就得了解一些關於地震發生的理論。

地球的地殼是由數個鋸齒狀的大型岩石組成，這些岩石叫做板塊，每個板塊都漂浮在一層 高溫且部分熔化的地幔上。這會使板塊緩緩散開，速度大約是每年 1~20 公分。但這些微小的移動強大到足以造成相互影響的板塊破裂。在不穩定的區域，越來越高的壓力最終會觸發地震。

地殼板塊

要監視這些微小的移動 就已經夠難了，板塊移動進而造成地震的因素 又更是多樣化。不同的斷層線讓不同的岩石並列——在壓力之下，有的岩石較強， 有岩石的較弱，各種岩石對於磨擦 和高溫的反應也不一樣。有些會部分熔化， 釋出具滑潤作用的液體，其成份是過熱的礦物，這種液體會減少斷層線的摩擦。但有一些則是乾燥的，當壓力越來越高時就可能很危險。所有這些斷層都會 受到不同重力的影響，如同熱岩石在地球地幔上的 移動也會影響到斷層。所以，我們該分析哪些隱藏的變數？我們又該如何將它們 與發展中的預測工具相結合？因為這些影響力當中， 有一些發生的頻率很高，板塊的行為像是具有周期性。

聖安地列斯斷層

現今，我們最可靠的線索 多半是來自長期預測，從過往地震事件的 時間和地點資料來推導。以千年的長度來看，我們就能夠預測那些活躍的斷層——像聖安地列斯斷層——已經超過預期的地震週期了。但因為涉及太多變數，這個方法只能預測出 很寬鬆的時間範圍。為了預測近期的地震，研究者已經探究過在地震發生前 地球所引起的震動。

地質學家長期都在使用地震儀來追蹤地殼中的微小移動 並將它們繪製在圖上。現今，大部分的智慧手機都能夠記錄主要的地震波。有了全球的互聯網，科學家就有可能以群眾外包的方式，做出有豐富細節資訊的警報系統， 來警告大家即將發生的地震。不幸的是，手機可能 無法事先提供大家所需的臨震安全應變措施。但這些細節的讀數仍然很有用，可以用在像美國太空總署的 Quakesim 軟體等預測工具上，它可以將地質資料做精確的結合，來找出有風險的地區。

然而，近期的研究指出，這些感測器可能無法抓到 清楚的地震徵兆。2011 年，就在地震襲擊日本東岸之前，附近的研究者記錄到 成對的放射性同位素：氡和釷射氣的濃度高得嚇人。地震前隨著地殼中的壓力不斷升高，微小的破裂處讓這些氣體 跑到地球表面。這些科學家認為如果我們能在 經常發生地震的區域，建立氡—釷射氣的大型偵測器網絡，就可能做出理想的警告系統——在地震發生前一週就能預測得到。

當然，這些技術再有幫助，都不如直接地去看地球的深處。若能看得更深，我們可能可以即時追蹤並預測大規模的地質變動，每年可能可以拯救數萬人的性命。但目前這些技術 能協助我們做好準備，並針對有需求的區域做出快速應變——不用再等著一個瓶子來指示我們。