这奇怪的物理现象可能有助于预测大地震袭击

地震发生在地球外壳突然释放出能量，导致地表震动。它们是以芮氏地震规模(Richter scale)来测量的。基本上记录震动的程度是：震动足以让从屋瓦掉落，或者足够完全破坏建筑物。

地震比火山爆发更难监视，但有一些技术被使用；例如用雷射光束来侦测板块运动，或是用地震仪来获得地壳的震动。

现在，由于新的研究，宾州大学(University of Pennsylvania)的科学家相信他们已经发现地震为什么发生的一个新洞悉，有助于他们预测地震可能发生的地方。

他们的研究结果发表在物理评论通讯期刊(Physical Review Letters)。

考虑到材料彼此接触的时间量，这一切都归结于一种称为老化的现象。一般规则是材料接触的时间越久，要移动它们的力就越多。

这种抵抗运动的现象被称为静摩擦(static friction)，并且能够在断层建立。断层线是地震发生的地方，如果它位于那里有很长的时间。

研究作者之一，宾州大学工程与应用科学学院的机械工程与应用力学系系主任Robert Carpick在一份声明中说：“这种老化机制，对于引起断层的不稳定而导致地震，是非常重要的。”

一般来说，断层是分离地壳区块的碎石薄区域。当震动发生时，断层一侧的岩石会垂直地、水平地、或是相对于另一侧的一个角度滑动。

断层会随着时间变得更强，能够产生巨大程度的应力。意味着当它们移动时，会有大量的能量被释放，然后出现强大的地震。

Carpick说：“如果没有老化，那么断层会很容易移动，因此会更频繁地发生相当小的地震，或许甚至只是平顺的移动。”

“老化会导致不常见的大型地震发生，这种地震能够是毁灭性的。”

这个团队想要在比以前更小的规模上，从更实际(物理)的观点来了解岩石的摩擦。

根据这项研究的另一位作者，宾州大学艺术与科学学院的研究生Kaiwen Tian表示，几十年来，研究人员一直在研究断层和老化，但是他们的理论和模型一直是不足的，因为他们以宏观规模而不是纳米尺度来研究岩石。

说清楚一点，宏观规模观察一个材料的样本，像是一块岩石；而纳米尺度则是研究一些原子。

从这个团队之前的研究中已经知道，如果材料的接触时间长达10倍，移动它们所需的摩擦力就会增加一倍。

在这项新研究中，他们在材料上施加不同的力量，藉由使用原子力显微镜，来看结合程度的变化。

Carpick在地板上放一块木板来做比较，让它坐在木板上一会儿，然后滑动它，并测量要花多少力来移动它。

基本上，摩擦力会随着时间增加，因为更多的化学键有机会形成。

Carpick说：“当我们更用力推时，我们正在做的是增加顶端和样品之间的接触面积，导致摩擦随着正常力增加。”

这个团队正在观察甚至小于10分之1秒的时间尺度，以便于更佳了解一些化学键是如何容易形成，而其他则要花更长的时间。

关于在接触一开始时发生了什么事，这(化学键的增加)可以协助提供解释，而且或许有一天，有助于预测地震将在何时和何地发生。

Carpick说：“这项研究成果，让我们对老化背后的机制有更重大的深刻理解。从长远观点来看，我们认为这些洞察力有助于我们更佳能够预测地震和其他摩擦现象。”