華盛頓州的普吉特海灣——西雅圖、塔科馬和奧林匹亞等大都市的所在地——是發生大地震的潛在地區，無論地震是以板塊斷裂引發的深層震動、淺層地殼斷裂，還是一個板塊在另一個板塊下方翻滾的邊界上的強大逆衝斷層的形式出現。
雖然沒有人能說出下一次重大地震何時發生，也無法準確指出該地區眾多的斷層中哪一個將是罪魁禍首，但科學家們可以透過彙編過去幾千年裡該地區發生的地震型別和頻率的詳細記錄，來深入瞭解當前的地震災害。但是，要在現代地震學在 20 世紀曙光初現之前找到重大地震的詳細證據可能極其困難。
現在，得益於一些巧妙的科學偵探工作，一場災難性的“隱藏的”地震已經浮出水面。研究人員利用儲存在樹木殘骸中的自然時鐘，並在神秘的宇宙爆炸（向地球灑下輻射）的幫助下，相當精確地確定了普吉特海灣地區的一次地震事件，時間範圍在公元 10 世紀的六個月內。他們的研究結果於週三發表在《科學進展》雜誌上，指出多個斷層可能幾乎同時破裂——該地區目前的規劃中並未考慮到這種風險。“它表明，這些複雜的大地震是真實存在的可能性，”亞利桑那大學的樹木年代學家、新研究的主要作者布賴恩·布萊克說。
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科學家們知道，在過去的幾千年裡，普吉特海灣發生了多次地震。但是，這些破裂的確切時間和方式是模糊的。“全球地震觀測的現代地震儀器僅存在了幾十年，與數百年到數千年的大型地震週期相比，這很短，”斯克裡普斯海洋研究所的地球物理學家賈哲說，他沒有參與這項新研究。“因此，我們對地震複雜性的觀察仍然有限。”
這意味著“我們必須使用創造性的技術來幫助我們收集儘可能多的關於過去地震的線索，因為過去發生的事情為我們提供了關於未來可能發生的事情的約束，”獨立的地震地質學家和科學傳播者溫迪·博洪說，她也沒有參與新報告的研究。
識別“缺失”的重大地震的一種方法是弄清楚樹木何時因地震活動而死亡——直接因震動本身或間接因山體滑坡、海嘯或其他與地震相關的質量運動而死亡。普吉特海灣地區死樹材料的放射性碳測年表明，多個地點的樹木在大約 1100 年前被地震殺死——上下誤差幾十年到一個世紀或更長時間。這種不確定性對於瞭解一個地區的地震災害潛力沒有特別的幫助。“這些地震是相隔 100 年發生的嗎？這是一種可能性。而且，這與這些地震在六個月或更短時間內發生相比，地震災害的程度大不相同，”布萊克說。
幸運的是，樹木年代學領域可以提供幫助。樹幹有生長輪；每個同心圓代表一年。在一個地區對足夠多的活樹進行取樣，您就可以生成一個跨越各種樹種可以存活的數百年或數千年的樹輪“條形碼”。如果您檢查儲存在泥土和水中的死樹上的樹輪圖案，您可以將其與活樹樹輪條形碼進行比較，並準確計算出死樹死亡的年份。
用於切割淹沒在華盛頓州普萊斯湖中的地震致死樹木的液壓鏈鋸和發電機。圖片來源：布賴恩·布萊克
這項技術以前曾被用於確定各種大災難的確切年份，從希臘錫拉島（也稱為聖托里尼島）上的火山爆發到太平洋西北地區沿岸的地震引發的海嘯卡斯卡迪亞俯衝帶。布萊克的團隊將這種法醫技術應用於來自普吉特海灣多個地點的已儲存的死花旗松樹樣本，所有樣本都與該地區活躍的西雅圖和鞍山斷層帶有關。“這些都淹沒在水下，”布萊克說。例如，西雅圖華盛頓湖中的一大片樹木被淹沒，原因是古代地震引發的山體滑坡將一大片森林帶到了湖底，淹死了它們。
一個神秘的放射性峰值也幫助了研究人員。在公元 774 年至 775 年之間，世界各地的樹木都記錄到來自太空未知但能量極高的事件（強烈的太陽耀斑或垂死恆星或黑洞的猛烈爆發，可能是）的放射性碳 14 含量上升，這給地球灑下了輻射。這建立了一個非常方便且定義非常明確的時間戳，它錨定了那些樹木年代學時間線，並讓科學家們確定，地震或多次地震在公元 923 年秋末至公元 924 年初的六個月期間內殺死了所有這些樹木。“我對這種方法在精確測定我們沒有直接歷史記錄的地震方面的能力感到敬畏，”太平洋西北地震網路主任哈羅德·託賓說，他沒有參與這項新研究。“結果似乎非常可靠。”
研究人員轉向預先存在的地球物理模型（模擬研究的斷層可能破裂的多種方式），提出了可能在短時間內殺死所有這些樹木的兩種事件版本：一種情景涉及兩次不同的地震——西雅圖斷層帶上的 7.5 級地震和鞍山斷層帶上的 7.3 級地震——兩次地震相隔幾個小時到幾個月。另一種情景的特點是所謂的複合地震，即在區域內多個斷層上幾乎同時發生的單次地震，估計震級為 7.8 級。
特別是後一種可能性讓專家們擔心他們對該地區地震行為的瞭解仍然有多少。“與目前區域災害規劃中使用的震動相比，這將產生更長時間、更強烈的震動，並影響更廣泛的區域，”託賓說。單獨但時間相近的地震的“雙重打擊”也令人擔憂。“第一次可能會對人造結構和潛在的山體滑坡坡面造成破壞，從而削弱其強度，然後在第二次地震中失效，”他補充道。
好訊息是，這一切都在此類地震發生在現在之前被揭示出來。應急管理計劃可以相應地進行調整，社群可以為未來的日子做好更好的準備。像這樣的重大地震“幸運的是，很少發生，”布萊克說。“但它們確實會發生。”