Kan radongas avslöja kommande jordbävningar?

Jordbävningen i Turkiet den sjätte februari var den största som drabbat landet sedan 1939. Den har påmint världen om de allvarliga konsekvenser kraftiga jordskalv kan få – men också om hur maktlösa vi är inför att förutse dem.

– Vi vet väldigt lite om vad som händer under jorden. Vi kan säga ungefär i vilka områden jordbävningar sker, men exakt var och när kan vi aldrig förutse, säger Ayse Ataç Nyberg, professor i fysik vid Kungliga tekniska högskolan, KTH.

Hon leder forskningsprojektet artEmis, som har som mål att ändra på det. Idén är att skapa ett nätverk av detektorer som ska hjälpa oss förstå vad som händer innan och under en jordbävning, och hur de tidiga tecknen ska tolkas.

Sedan 1960-talet har forskare sett ett samband mellan radongas och jordbävningar. Flera studier visar att radonhalten i grundvattnet ökar en tid före ett större jordskalv, för att sedan minska kraftigt alldeles innan skalvet sker.

Forskarna tror att de ökade radonhalterna orsakas av små sprickor som bildas när jordplattorna rör på sig, och som gör att gasen kan läcka ut från berggrunden. Exakt hur det går till – och varför radonet sedan plötsligt minskar – är det ingen som vet.

– Om vi inte kan förstå vad som händer, kan vi inte lita på våra resultat, säger Ayse Ataç Nyberg, som menar att det finns mycket grundforskning kvar att göra.

Temperatur, pH och vattentryck är några förhållanden som påverkar radonhalterna och som gör mätningarna otillförlitliga. Dessa och många fler faktorer ska forskarnas sensorer kunna mäta i grundvattnet.

Jordskalv uppkommer där jordskorpans plattor skaver mot varandra. I Europa löper plattgränserna bland annat genom Grekland och Italien, och där ska ett hundratal mätinstrument placeras i grundvattnet. I ett underjordiskt labb i Schweiz ska sensorerna dessutom testas med små, kontrollerade jordbävningar.

Projektet samordnas av kärnfysiker på KTH, men är ett tvärvetenskapligt europeiskt samarbete. Allt från schweiziska seismologer till franska AI-forskare och lokala myndigheter i Grekland och Italien deltar.

Genom att koppla ihop data om hur radonhalterna förändras med omgivande förhållanden, till exempel temperatur, och med seismologiska data som visar hur berggrunden rör sig, hoppas forskarna förstå förhållandet mellan radon och jordbävningar. Planen är att med hjälp av AI upptäcka när halten radongas ändras på grund av skiftningar i jorden.

I dag är jordbävningar omöjliga att förutsäga med säkerhet. I stället görs prognoser över hur sannolikt det är att en jordbävning inträffar baserat på hur vanliga de har varit historiskt längs en plattgräns. Till exempel kan en prognos visa 1 procents risk för en stor jordbävning i en region de närmaste fem åren.

– Man kan förutsäga mycket genom att bara titta på systematiken, man kan se att ett jordskalv är på väg. Sedan är det bara att vänta på att det ska hända, om det är 20, 50 eller 200 år bort kan vi inte veta, säger Ayse Ataç Nyberg.

Dagens prognoser gör det möjligt att planera och konstruera byggnader och infrastruktur för att minimera skadorna av ett skalv, vilket man har försökt att göra i till exempel Istanbul. Turkiet ligger på en egen liten platta i jordskorpan, i kläm mellan tre större. De senaste hundra åren har landet drabbats av flera större jordbävningar längs den norra plattgränsen. Jordbävningarnas olika epicenter bildar ett mönster som flyttar sig allt längre västerut. Därför har man antagit att nästa skalv skulle drabba Istanbul, med sina 14 miljoner invånare. Men systematiska prognoser lämnar blinda fläckar.

– Med det stora fokuset på Istanbul har man glömt den andra plattgränsen i öster, där den senaste jordbävningen inträffade. Man var oförberedd, säger Ayse Ataç Nyberg, som själv växte upp i Turkiet.

Det nystartade projektet har fått anslag från EU och ska pågå till 2027. Under den tiden hoppas forskarna kunna visa att de har en fungerande metod för att studera radonförändringarna.

Ayse Ataç Nyberg tror inte att de kommer använda projektets arbetsdata för att varna för jordbävningar, inte förrän kunskapsläget är bättre. Men det är känsligt. Efter en stor jordbävning i Italien 2009 dömdes forskare för dråp för att de uppmanade till lugn trots att flera mindre skalv hade uppmätts. Forskarna friades ett par år senare av en högre instans.

– Självklart har man ett ansvar, men det är så enorma känslor inblandade och en jordbävningsvarning kan orsaka panik. Vi måste verkligen förstå vad vi gör innan vi uttalar oss.

Ayse Ataç Nyberg poängterar att väldigt kraftiga jordbävningar är mycket ovanliga där sensorerna ska sitta, och hon tror att de kommer att kunna tolka signalerna bättre innan nästa stora skalv. Forskarnas förhoppning är att projektet ska bli förlängt efter de här fyra åren, och att fler områden, som Turkiet, ska kunna inkluderas.