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地图中展示了2011年日本东部地震的震中和使用了地震测定仪的位置。
全球每年都有成百上千人因地震而罹难。地震预警技术可以让人们提前前往安全的地方。地震预警技术中的“提前量”可能不会很多，但短短数秒钟也可能决定震区灾民的生死。日本东京大学（UTokyo）的研究人员利用震前的微妙重力信号开发了一种新的地震探测方法。这可能对将来地震早期预警系统的发展有重要的促进作用。
2011年发生在日本东部地区的大地震（Tohoku earthquake）仍然会引起人们的伤感和思考。大地震造成的巨大破坏让人难以想象，但它也给科学家们带来了很多关于地震的数据。多年来，研究人员一直致力于从这些数据中挖掘出有用的信息，以改进地震模型或找到使用这些数据的新方法。目前，东京大学地震研究所（ERI）的研究人员在大地震数据中发现的东西，或许可对地震研究领域有所帮助，甚至在将来的某一天挽救生命。
研究的灵感起源很奇妙——ERI副教授Shingo Watada在阅读科学家J Harms的物理学论文时发现，作者认为从理论上讲，使用重力仪（测量局部重力强度的传感器）可以探测地震。Watada说：“这让我陷入思考。如果我们有足够的关于大地震的信息，如发生时间、地点和重力情况等，或许可以利用重力仪和地震仪来探测地震。这可能是未来研究地震现象的重要工具。”
当构造板块边缘的某个点发生突然移动时，地震就发生了。地震产生的地震波以每秒6~8千米的速度传播开来。地震波在传播时也会传递能量，并迅速改变它们穿过的地下物质的密度。而密度较高的物质比低密度物质的万有引力更大。因此，当重力以光速传播时，灵敏的重力仪可以在地震波到达之前捕捉到密度的变化。ERI研究生Masaya Kimura介绍说：“这是首次利用重力法检测出明确的地震信号。我们的方法是独一无二的——因为我们分析了2011年地震的传感器数据，并用特殊的处理方法将重力信号从嘈杂的数据中分离出来。”
众所周知，日本的地震活动非常活跃。日本各地设置了数量众多的陆海地震仪。研究人员正是使用了来自地震仪网络的一系列地震数据。ERI研究人员所做的信号分析非常可靠，其精度达到了惊人的7西格玛。物理系教授Masaki Ando有望成为第一个“吃螃蟹”的人，他发明的新型重力仪TOBA受到广泛关注。ERI副教授Nobuki Kame解释说：“受等效原理限制，超导重力仪和地震检波器的效果并不理想。TOBA则不存在这方面的问题，它能感知重力梯度的变化。TOBA最初是打算用于探测来自大爆炸的引力波，但我们给它找到了更实际的应用方向。”研究人员希望在地震活跃地区建立TOBA网络，形成早期预警系统。该系统能在100公里外的震中产生的第一次地震波到达前10秒向人们发出警报。现阶段，研究人员正在不断完善模型，以提高其准确性。
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：唐林芳
期刊来源：《地球、行星与太空》
期刊编号：1880-5981
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-03/uot-ss030519.php
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