1929 সালের জুনে একটি শক্তিশালী ভূমিকম্প নিউজিল্যান্ডের দক্ষিণ দ্বীপকে কাঁপিয়ে দেয়। কোপেনহেগেনে ইঙ্গে লেহমান নামের একজন ভূকম্পবিদ সারা বিশ্বের স্টেশনগুলোতে এই ভূমিকম্পের রেখে যাওয়া রেকর্ড অধ্যয়ন করেন। ক্ষীণ কিছু তরঙ্গ পৌঁছেছিল রাশিয়ার স্টেশনগুলোতে, এমন এক অঞ্চলে, যেখানে সেই সময়ের প্রতিটি তত্ত্ব অনুযায়ী পৃথিবীর কেন্দ্রভাগের সেগুলোকে পৌঁছাতে না দেওয়ার কথা ছিল।
তিনি বছরের পর বছর সেই ধাঁধা নিয়ে কাজ করেন। 1936 সালে তিনি তাঁর উত্তর প্রকাশ করেন। তরল কেন্দ্রভাগের গভীরে নিশ্চয়ই দ্বিতীয় আরেকটি কেন্দ্রভাগ আছে, একটি অন্তঃকেন্দ্রভাগ, যেখানে তরঙ্গ আরও দ্রুত চলে। সেই অন্তঃকেন্দ্রভাগই তরঙ্গগুলোকে বাঁকিয়ে নিষিদ্ধ অঞ্চলে পাঠিয়ে দিয়েছিল। সেখানে কেউ কখনো যায়নি। একটি ভূমিকম্প তাঁকে সেটি দেখিয়েছিল, আর এই লেকচারের শেষে আপনি দেখবেন কীভাবে।
এই লেকচারে আমরা একটি ভূমিকম্পকে শুরু থেকে শেষ পর্যন্ত অনুসরণ করব। আমরা দেখব কীভাবে একটি চ্যুতিতে চাপ জমে ও তা ভেঙে যায়, এবং বিজ্ঞানীরা কীভাবে এর তরঙ্গ পড়েন। তারপর দেখব কীভাবে একটি ভূমিকম্প পরেরটির পথ তৈরি করে, এবং তরঙ্গগুলো গ্রহের গভীরে কী উন্মোচন করে।
পৃথিবীর বাইরের খোলস বিভিন্ন প্লেটে বিভক্ত, যেগুলো বছরে কয়েক সেন্টিমিটার সরে। যেখানে দুটি প্লেট মিলিত হয়, সেখানে তাদের মধ্যকার সীমানাই একটি চ্যুতি, এবং বেশিরভাগ সময় দুই পাশ একসঙ্গে আটকে থাকে, যদিও প্লেটগুলো সরতেই থাকে।
1:13আটকে থাকা চ্যুতির কাছের শিলা ধীরে ধীরে বেঁকে যায়, ক্রমশ বাড়তে থাকা ভারের নিচে একটি স্প্রিংবোর্ডের মতো। 1910 সালে হ্যারি ফিল্ডিং রিড নামের একজন ভূতত্ত্ববিদ 1906 সালের সান ফ্রান্সিসকোর মহাভূমিকম্পের আগে ও পরে করা ভূমি জরিপ থেকে এটি দেখান। তিনি এর নাম দেন স্থিতিস্থাপক প্রত্যাবর্তন (ইলাস্টিক রিবাউন্ড): কয়েক দশক ধরে ধীরে ধীরে বেঁকে যাওয়া, তারপর হঠাৎ ঝটকা দিয়ে ফিরে আসা।
1:34এটাই ভূমিকম্প চক্র। চ্যুতিতে কয়েক দশক বা কয়েক শতাব্দী ধরে চাপ জমে, তা কয়েক সেকেন্ড বা কয়েক মিনিটে ভেঙে যায়, তারপর আবার আটকে গিয়ে নতুন করে চাপ জমতে শুরু করে। প্রতিটি বড় ভূমিকম্প সেই চক্রের একটি পাক।
1:48বিজ্ঞানীরা চাপ জমার এই প্রক্রিয়া ঘটতে দেখতে পারেন। মাটিতে শক্ত করে গাঁথা GPS রিসিভার নিজেদের অবস্থান এক ইঞ্চির ভগ্নাংশ, অর্থাৎ কয়েক মিলিমিটার, নির্ভুলতায় অনুসরণ করে। আটকে থাকা চ্যুতি থেকে দূরের স্টেশনগুলো তাদের প্লেটের সঙ্গে সঙ্গে চলে, কিন্তু চ্যুতির কাছেরগুলো পিছিয়ে পড়ে। মাটি বেঁকে যাচ্ছে।
2:06একটি চ্যুতি কতটা শক্তভাবে আটকে আছে, তাকে বলে এর কাপলিং (যুগ্মন)। পুরোপুরি যুগ্মিত একটি চ্যুতি বছরের পর বছর প্লেটগুলোর প্রায় সমস্ত গতি সঞ্চয় করে রাখে। উত্তর-পূর্ব জাপানের উপকূলের অদূরে, 2011 সালের মার্চের মহাভূমিকম্প দেখিয়েছে যে সেখানকার প্লেটগুলো একেবারে ট্রেঞ্চ পর্যন্ত আটকে ছিল, যেখানে প্রশান্ত মহাসাগরীয় প্লেট জাপানের নিচে ডুব দেয়। সেই সীমানা যখন ছেড়ে দেয়, সমুদ্রতল সরে যায়, কোথাও কোথাও প্রায় 50 মিটার, অর্থাৎ 150 ফুটেরও বেশি।
2:33চাপ জমার সময় প্রতিটি চ্যুতি পুরোপুরি স্থির থাকে না। ওয়াশিংটন অঙ্গরাজ্য ও ব্রিটিশ কলাম্বিয়ার নিচে, প্লেট সীমানার গভীর অংশটি প্রায় প্রতি 14 মাস অন্তর, সপ্তাহ দুয়েক ধরে, এক ইঞ্চি বা তার কাছাকাছি, অর্থাৎ কয়েক সেন্টিমিটার, পিছলে যায়। কেউ তা টের পায় না। GPS 2000 সালের আশপাশে এই ধীর পিছলানোর ঘটনাগুলো (স্লো স্লিপ ইভেন্ট) উন্মোচন করে। বিজ্ঞানীরা এগুলোর ওপর কড়া নজর রাখেন, কারণ প্রতিটি ঘটনা ওপরের দিকে চ্যুতির আটকে থাকা অংশে আরও চাপ যোগ করে।
3:00এই চক্র মাটিতে একটি রেকর্ড রেখে যায়। ভূতত্ত্ববিদরা চ্যুতির আড়াআড়ি পরিখা খোঁড়েন এবং মাটির স্তরগুলোকে বইয়ের পাতার মতো পড়েন। যেখানে কোনো স্তর ছিঁড়ে গিয়ে সরে গেছে, সেখানে একটি ভূমিকম্প তা ভেঙেছিল। সেই স্তরগুলোর বয়স নির্ণয় করলে বোঝা যায় হাজার হাজার বছরে একটি চ্যুতি কতবার ভেঙেছে।
একটি ভূমিকম্প পুরো চ্যুতিকে একবারে ভাঙে না। এটি শুরু হয় একটি বিন্দু থেকে, কেন্দ্র (হাইপোসেন্টার), যেখানে পীড়ন (স্ট্রেস) প্রথম ঘর্ষণকে ছাপিয়ে যায়। সেখান থেকে ভাঙন, অর্থাৎ ফাটল (রাপচার), চ্যুতি জুড়ে বাইরের দিকে ছুটে যায়, সাধারণত প্রতি সেকেন্ডে 2 থেকে 3 কিলোমিটার বেগে। কিছু ফাটল এমনকি নিজেরই পাঠানো কিছু তরঙ্গকেও পেছনে ফেলে দেয়।
3:39ভূমিকম্প যত বড়, ভাঙন তত বেশি সময় ধরে চলতে থাকে। একটি মাঝারি ভূমিকম্প কয়েক সেকেন্ডেই শেষ হয়ে যায়। 2004 সালের সুমাত্রার মহাভূমিকম্পে ফাটলটি প্রায় আট মিনিট ধরে উত্তর দিকে ছিঁড়ে চলতে থাকে, চ্যুতির 1,300 কিলোমিটারেরও বেশি অংশ জুড়ে।
3:56চ্যুতির কতটা অংশ ভাঙে, আর তা কতদূর পিছলে যায়, তা-ই ঠিক করে ভূমিকম্পের আকার। বিজ্ঞানীরা তিনটি জিনিস গুণ করেন: চ্যুতির যতটা ক্ষেত্রফল ভেঙেছে, এর দুই পাশ কতদূর পিছলেছে, এবং শিলা কতটা দৃঢ়। এর ফল, সিসমিক মোমেন্ট, হলো সেই ভিত্তি যার ওপর মাত্রার আধুনিক স্কেল গড়ে উঠেছে। স্কেলের প্রতিটি পূর্ণ ধাপ মানে প্রায় 32 গুণ বেশি শক্তি মুক্ত হওয়া।
4:18বেশিরভাগ ভূমিকম্প শুরু হয় ভূপৃষ্ঠের প্রায় 70 কিলোমিটারের মধ্যে। কিন্তু যেখানে একটি প্লেট অন্যটির নিচে ডুব দেয়, সেখানে ভূমিকম্প ডুবন্ত প্লেটটিকে অনুসরণ করে নিচে নেমে যায়, প্রায় 700 কিলোমিটার গভীর পর্যন্ত। 1994 সালে, এ পর্যন্ত রেকর্ড করা সবচেয়ে বড় গভীর ভূমিকম্পগুলোর একটি আঘাত হানে বলিভিয়ার প্রায় 630 কিলোমিটার নিচে। এটি অনুভূত হয়েছিল কানাডার মতো দূর পর্যন্ত।
4:44তরঙ্গ পড়া
ভাঙন থেকে তরঙ্গ ছড়িয়ে পড়ে। P তরঙ্গ শিলাকে সংকুচিত ও প্রসারিত করে, স্প্রিং বরাবর দেওয়া ধাক্কার মতো, এবং এগুলো সবচেয়ে দ্রুত চলে। S তরঙ্গ শিলাকে এপাশ-ওপাশ কাঁপায়, এবং পরে পৌঁছায়। যেখানে এগুলো ভূপৃষ্ঠে পৌঁছায়, সেখানে পৃষ্ঠ তরঙ্গ মাটি বরাবর বাইরের দিকে গড়িয়ে চলে। এগুলো সবচেয়ে ধীর, এবং ক্ষয়ক্ষতির অনেকটাই এরাই ঘটায়।
5:03P ও S তরঙ্গের মধ্যকার ব্যবধান একটি স্টেশনকে জানিয়ে দেয় ভূমিকম্পটি কত দূরে। কাছের কোনো ভূমিকম্পের ক্ষেত্রে, সেই ব্যবধানের প্রতি সেকেন্ড মানে প্রায় 8 কিলোমিটার। জায়গাটি নির্দিষ্ট করতে তিনটি স্টেশনই যথেষ্ট, আর শত শত স্টেশনের নেটওয়ার্ক কয়েক সেকেন্ডের মধ্যেই তা করে ফেলে।
5:19চ্যুতি তিনটি প্রধান উপায়ে ভাঙে। নরমাল (স্বাভাবিক) চ্যুতিতে ভূত্বক টান খেয়ে প্রসারিত হয় এবং একটি খণ্ড নিচে নেমে যায়। রিভার্স (বিপরীত) চ্যুতিতে ভূত্বক চাপে সংকুচিত হয় এবং একটি খণ্ড অন্যটির ওপরে উঠে যায়। স্ট্রাইক-স্লিপ চ্যুতিতে দুই পাশ একে অপরের পাশ দিয়ে পার্শ্বিকভাবে পিছলে যায়।
5:34তরঙ্গগুলো নিজেরাই জানিয়ে দেয় চ্যুতিটি কোন দিকে ভেঙেছে। কিছু স্টেশনে মাটির প্রথম নড়াচড়া একটি ধাক্কা; অন্যগুলোতে, একটি টান। গোটা পৃথিবী ঘিরে মানচিত্রে বসালে সেই ধাক্কা আর টান এমন একটি নকশা আঁকে, যাকে ভূকম্পবিদরা ডাকেন ‘বিচ বল’ নামে। 2023 সালের ফেব্রুয়ারিতে তুরস্কে মাত্রা 7.8-এর একটি ভূমিকম্প আঘাত হানে। এর বিচ বল দেখায় একটি স্ট্রাইক-স্লিপ ভাঙন, আর এর আফটারশকগুলো পূর্ব আনাতোলীয় চ্যুতি বরাবর সেই ভাঙনের রেখা এঁকে দেয়।
6:02আকার নির্দিষ্ট করতে বেশি সময় লাগে। 2011 সালে, কম্পন শুরুর প্রায় তিন মিনিট পরে জারি করা জাপানের প্রথম সুনামি সতর্কবার্তার ভিত্তি ছিল মাত্রা 7.9। দ্রুত পদ্ধতিটি সবচেয়ে বড় ভূমিকম্পের ক্ষেত্রে তার সর্বোচ্চ সীমায় পৌঁছে আটকে যায়, আর অনুমানটি ধাপে ধাপে বাড়িয়ে 9 করা হয়। দ্রুত পাওয়া সংখ্যাগুলো সতর্কবার্তার কাজে লাগে; চূড়ান্ত সংখ্যাটি আসে পুরো রেকর্ড থেকে।
6:27সেই চূড়ান্ত সংখ্যাই মোমেন্ট ম্যাগনিচিউড, যা হিসাব করা হয় চ্যুতির ক্ষেত্রফল ও সরণ থেকে। পুরোনো স্কেলগুলোর বিপরীতে, সবচেয়ে বড় ভূমিকম্পের ক্ষেত্রেও এটি বাড়া থামায় না। তাই একটি মহাভূমিকম্পের প্রথম ঘণ্টায় কয়েকটি ভিন্ন মাত্রা দেখা যেতে পারে, কারণ দ্রুত অনুমানগুলোর জায়গা নেয় মোমেন্ট ম্যাগনিচিউড।
6:45রাডার স্যাটেলাইট একবারেই গোটা একটি ভূমিকম্পের মানচিত্র তৈরি করতে পারে। আগে ও পরে তোলা ছবি তুলনা করে, এগুলো যেখানে মাটি সরেছে সেখানে রঙের ডোরা আঁকে, প্রতিটি ডোরা স্যাটেলাইটের দিকে প্রায় 3 সেন্টিমিটার, অর্থাৎ প্রায় এক ইঞ্চি, সরণ নির্দেশ করে। এই নকশা ভেঙে যাওয়া চ্যুতির রেখা ফুটিয়ে তোলে, এমনকি যেখানে কেউ পৌঁছাতে পারে না সেখানেও।
7:07ভূমিকম্পেরা একে অপরের সঙ্গে কথা বলে
ভূমিকম্প নিজস্ব নিয়ম মেনে চলে। মাত্রায় প্রতিটি ধাপ নিচে নামলে ভূমিকম্পের সংখ্যা হয় প্রায় দশ গুণ। সারা বিশ্বে একটি সাধারণ বছরে মাত্রা 5 বা তার বেশি 1,000-এরও বেশি ভূমিকম্প হয়, কিন্তু মাত্রা 8 বা তার বেশি হয় মাত্র প্রায় একটি।
7:22বড় ভূমিকম্পের পরে আসে আফটারশক, এবং সেগুলো একটি নিয়মিত ধারায় কমে আসে, যে ধরন ভূকম্পবিদ ফুসাকিচি ওমোরি 1890-এর দশকে জাপানে আবিষ্কার করেন। মূল কম্পনের দশ দিন পরে এগুলো আসে প্রথম দিনের তুলনায় প্রায় দশ ভাগের এক ভাগ হারে। একশো দিন পরে, প্রায় একশো ভাগের এক ভাগ।
7:40সবচেয়ে বড় আফটারশক গড়ে মূল ভূমিকম্পের চেয়ে মাত্রায় প্রায় 1.2 কম হয়। তাই মাত্রা 7-এর পরে মাত্রা 6-এর কাছাকাছি একটি শক্তিশালী আফটারশক মোটেই অবাক হওয়ার মতো নয়, এবং ক্ষতিগ্রস্ত ভবন পরীক্ষা না করা পর্যন্ত খালি রাখা উচিত।
7:59একটি ভূমিকম্প শুধু পীড়ন মুক্তই করে না। এটি পীড়নকে অন্যত্র সরিয়েও দেয়। যেখানে ভাঙা চ্যুতিটি শেষ হয়, তার ঠিক পরের শিলার ওপর পীড়ন বেড়ে যায়, এবং পরের অংশটি ভাঙনের আরও কাছে চলে যায়।
8:11তুরস্কের উত্তর আনাতোলীয় চ্যুতি এটি স্পষ্টভাবে দেখায়। 1939 সাল থেকে শুরু করে 60 বছর ধরে একের পর এক বড় ভূমিকম্প এর বরাবর পূর্ব থেকে পশ্চিমে এগিয়ে গেছে। সবচেয়ে বড় দশটির ওপর একটি গবেষণায় দেখা যায়, এদের নয়টিকে আগের ভূমিকম্পগুলো ভাঙনের আরও কাছে ঠেলে দিয়েছিল। 1999 সালের আগস্টে এই অগ্রযাত্রা পৌঁছায় ইস্তাম্বুলের কাছে ইজমিতে, এবং ইস্তাম্বুলের নিচে একটি শক্তিশালী ভূমিকম্পের সম্ভাবনা বাড়িয়ে দেয়।
8:38মানুষও চ্যুতিকে আলগা করে দিতে পারে। ওকলাহোমায় তেল ও গ্যাস উত্তোলনের কাজে বিপুল পরিমাণ লবণাক্ত বর্জ্য পানি মাটির গভীরে পাম্প করা হয়, যা পুরোনো চ্যুতিগুলোর ভেতরের চাপ বাড়িয়ে দেয়, যতক্ষণ না সেগুলো পিছলে যায়। মাত্রা 3 বা তার বেশি ভূমিকম্প বছরে প্রায় দুটি থেকে লাফিয়ে 2015 সালে 900-এরও বেশি হয়ে যায়। ওকলাহোমার সবচেয়ে বড়টি, 2016 সালে পাওনির কাছে মাত্রা 5.8-এর ভূমিকম্প, কয়েকটি অঙ্গরাজ্য জুড়ে অনুভূত হয়।
9:07এসবই পূর্বাভাসে কাজে লাগে, যা সম্ভাবনা জানায়, কখনো কোনো তারিখ নয়। ক্যালিফোর্নিয়ার ছোট্ট শহর পার্কফিল্ড সান আন্দ্রেয়াস চ্যুতির ওপর অবস্থিত। 1857 থেকে 1966 সালের মধ্যে সেখানে ছয়টি মাঝারি ভূমিকম্প আঘাত হানে, মোটামুটি প্রতি 22 বছরে একটি।
9:241985 সালে বিজ্ঞানীরা পূর্বাভাস দেন যে পরেরটি আসবে 1993 সালের আগে, এবং সেটিকে ধরার জন্য এলাকাটি যন্ত্রপাতিতে ভরে ফেলেন। সেটি আসে 2004 সালে, পূর্বাভাসের সময়সীমা শেষ হওয়ার 11 বছর পরে। চ্যুতিগুলো পূর্বাভাস দেওয়ার মতো যথেষ্ট নিয়মিত, কিন্তু সময়সূচি মেনে চলার মতো নিয়মিত নয়।
9:43তাই আধুনিক পূর্বাভাস এই চক্র, পরিখায় পাওয়া রেকর্ড, এবং চাপ জমার GPS পরিমাপ একত্র করে আগামী কয়েক দশকে প্রতিটি চ্যুতির সম্ভাবনা নির্ধারণ করে। ওকলাহোমার এই বৃদ্ধির পরে ইউএস জিওলজিক্যাল সার্ভে মানুষের কারণে হওয়া ভূমিকম্পের জন্যও এক বছরের পূর্বাভাস প্রকাশ করতে শুরু করে।
10:04পৃথিবীর ভেতরটা দেখা
যে তরঙ্গ মাটি কাঁপায়, সেই একই তরঙ্গ গোটা গ্রহের ভেতর দিয়ে চলে। গভীরের শিলা বিপুল চাপের মধ্যে থাকে, এবং নিচে নামার সঙ্গে সঙ্গে তরঙ্গ সাধারণত দ্রুততর হয়। তাই এদের পথ ধীরে ধীরে বেঁকে আবার ভূপৃষ্ঠের দিকে ফিরে আসে, গরম রাস্তার ওপর মরীচিকার ঝিলিমিলির মতো।
10:191909 সালে আন্দ্রিয়া মোহোরোভিচিচ নামের একজন ক্রোয়েশীয় বিজ্ঞানী লক্ষ করেন যে কাছের একটি ভূমিকম্পের তরঙ্গ দুই দফায় পৌঁছেছে। কিছু তরঙ্গ আরও গভীরের শিলার ভেতর দিয়ে একটি দ্রুততর পথ ধরেছিল। তিনি খুঁজে পেয়েছিলেন ভূত্বকের তলদেশ, এমন একটি সীমানা যা আজও তাঁর নামে পরিচিত: মোহো।
10:38আরও অনেক গভীরে, তরঙ্গ কেন্দ্রভাগকে উন্মোচন করে। একটি ভূমিকম্প থেকে পৃথিবীর পরিধির এক-চতুর্থাংশের বেশি দূরে S তরঙ্গ মিলিয়ে যায়, এবং আর কখনো ফেরে না। P তরঙ্গও ক্ষীণ হয়ে মিলিয়ে যায়, তারপর অপর পাশে আবার দেখা দেয়। S তরঙ্গ তরলের ভেতর দিয়ে যেতে পারে না। বহিঃকেন্দ্রভাগ গলিত।
10:55আর এটিই আমাদের ফিরিয়ে আনে ইঙ্গে লেহমানের কাছে। রাশিয়ার সেই ক্ষীণ তরঙ্গগুলো তরল কেন্দ্রভাগ পেরিয়ে এসেছিল, এবং এর ভেতরের আরও দ্রুত কিছু একটা সেগুলোকে বাঁকিয়ে দিয়েছিল। সেটি ছিল একটি অন্তঃকেন্দ্রভাগ, যার ব্যাসার্ধ প্রায় 1,200 কিলোমিটার। পরবর্তী গবেষণায় দেখা যায় এটি কঠিন লোহা ও নিকেলের তৈরি, প্রায় সূর্যের পৃষ্ঠের মতোই উত্তপ্ত। আধুনিক নেটওয়ার্কগুলো এমন লক্ষ লক্ষ রেকর্ড থেকে পৃথিবীর গভীর অভ্যন্তরের ত্রিমাত্রিক মানচিত্র তৈরি করে।
11:19প্রায় 12 কিলোমিটারের বেশি গভীরে কেউ কখনো ড্রিল করেনি। নিচের সবকিছু সম্পর্কে আমরা যা জানি, তার বেশিরভাগই এসেছে সারা বিশ্বের স্টেশনে ভূমিকম্পের তরঙ্গ পৌঁছানোর সময় মাপার মাধ্যমে।
11:32তিনটি বিষয়
তাহলে, মনে রাখার মতো তিনটি বিষয়। প্রথমত, একটি চ্যুতিতে কয়েক দশক ধরে চাপ জমে, তা কয়েক মিনিটে ভেঙে যায়, এবং আবার আটকে যায়: এটাই ভূমিকম্প চক্র। দ্বিতীয়ত, তরঙ্গ জানিয়ে দেয় চ্যুতি কোথায় ভেঙেছে, কীভাবে সরেছে আর ভাঙন কত বড় ছিল, এবং প্রতিটি ভূমিকম্প পীড়ন পরেরটির দিকে চালান করে দেয়। এবং তৃতীয়ত, সেই একই তরঙ্গ গ্রহের অভ্যন্তরের মানচিত্র এঁকেছে, নিচে এর কঠিন কেন্দ্রভাগ পর্যন্ত।
11:54প্রতিটি ভূমিকম্প গ্রহের ভেতর থেকে আসা একটি বার্তা। ইঙ্গে লেহমান 1929 সালের একটি বার্তা পড়েছিলেন, এবং খুঁজে পেয়েছিলেন এমন এক জগৎ, যেখানে কেউ কখনো যেতে পারবে না। Earth Explained দেখার জন্য ধন্যবাদ। পরের লেকচারের জন্য সাবস্ক্রাইব করুন, আর EarthWatch 24-7-এ দিনরাত গ্রহটিকে সরাসরি দেখুন।
