アラスカ大地震が科学に与えた影響

1964 年 3 月 27 日、米国史上最大の地震がアラスカを襲いました。マグニチュード 9.2 は、地球上で記録された地震の中で 2 番目に強い地震でした。アンカレッジでは、通りが真っ二つに割れ、一帯が海に沈みました。アラスカ沿岸では、巨大な津波が港を破壊し、村全体を流しました。この災害は、インフレ調整後 30 億ドルの損害をもたらし、わずか 5 年前に州に昇格したばかりのアラスカの人々と風景を永久に変えてしまいました。企業は撤退し、コミュニティ全体が移転して再建しなければなりませんでした。

しかし、アラスカ大地震の最も重大かつ永続的な影響は、おそらく科学に及んだことでしょう。地震は科学史の重要な時期に発生し、地震、津波、そして私たちの足元の地盤の性質に関する私たちの理解を一新するのにぴったりのタイミングでした。今日でも、地震の影響を研究している科学者たちは、驚くほど多様な分野で予期せぬ発見をしています。発生から 60 年経った今、地震を振り返ると、地質学と地球物理学に関する私たちの理解がいかに変化したかがわかります。

地震によりプレートテクトニクスが主流となった

災害の直後、米国地質調査所は地震の原因を調査するため、現地の地質学者をアラスカに派遣した。数週間から数ヶ月にわたり、科学者たちは地形への影響を注意深く測定し、アラスカの広大な地域で大規模な隆起と沈下が起こり、地面が揺れたり曲がったりするにつれて永久に隆起したり沈下したりしていたことを発見した。コディアック近郊で測定した海岸線の一部はおよそ30フィート隆起していた。北東約185マイルのアンカレッジ近郊では、土地は約10フィート沈下していた。これらの詳細な測定により、当時激しい議論の的となったプレートテクトニクス理論の初の現実的証拠が得られた。その理論では、地球の地殻は熱いマントルの上に浮かぶプレートで構成されており、それらのプレートが収束して互いの上または下を滑り合う場所で大地震が発生し、地形がゆがんだり形を変えたりするとされている。 1964 年の地震以前、科学者たちは沈み込み帯の存在を証明するのに必要なデータを欠いていた。沈み込み帯とは、太平洋プレートが北米大陸プレートの下に沈み込む、つまり滑り込むアラスカ沖のような地域である。アラスカ地震の後、科学者たちはそれを手に入れた。何万平方マイルもの森林、海岸、村落で目に見える、プレートの収束以外では説明できない形で地殻が移動したことを示す、注意深く記録された反駁の余地のない証拠である。その 4 年前にはマグニチュード 9.5 のさらに大きな地震がチリを襲ったが、その余波はそれほど綿密に研究されていなかった。

「それで、1964年の地震と1960年のチリの地震は、地質学者を本当に困惑させました」と、テキサス大学エルパソ校で働き、アラスカの地震を徹底的に研究した元地震学者ダイアン・ドーザーは言う。「当時の地質学のやり方では、観測された現象を十分に説明できませんでした。しかし、プレートテクトニクスに関するこの新しい考え方は、これらの地震で観測された現象の一部を説明しました。」

マグニチュード9.2：1964年アラスカ大地震

地質学者たちはプレートテクトニクスの考え方と隆起・沈降データを用いて逆算し、2つのプレートが沈み込み帯に沿って最大60フィートずれ、地震を引き起こしたと正しく判断した。同時に、世界中の科学者たちは地球物理学の分野で急速に進歩を遂げ、地球がどのように動いたかを理解していた。研究者たちは、核兵器実験を監視するために、地盤の動きを計測する地震計の世界的なネットワークを構築していた。この機器には、地震に関するデータを収集するという副次的な利点もあった。研究者たちはまた、異なる大陸で見つかった同じ種類の岩石の年代を判定し、数百万年の間にプレート上で分裂して長距離を移動したことを証明するための技術も開発していた。

「これらすべてが、沈み込みが事実であるという決定的な証拠となった」とアラスカ州の地震学者マイケル・ウェスト氏は言う。1964年以降、インドネシア、日本、チリなどの場所で沈み込み帯が発見され、その後大地震が発生した。「1964年の地震は、プレートテクトニクスの理論をプレートテクトニクスの事実へと移行する上で重要な部分だったと言っても過言ではないと思う」

土を掘ると地震の歴史が明らかになった

現地の地質学者がアラスカ全域の隆起と沈下パターンを地図に描いていると、別の発見もあった。地震で海面より下に沈み、突然沈下した地域の沿岸林は、海水と海底堆積物で浸水していたのだ。現地の科学者がそれらの森林の泥を深く掘ると、地中の植物と海底堆積物が交互に重なっている層を発見した。この変化は、1964 年に沈下した同じ地域が、何千年にもわたる大地震の際に何度も沈下していたことを証明していた。森林は成長した。地震が起き、森林は水没し、海底堆積物に覆われた。そして、森林は再び成長した。

「これらの場所は、何百年、何千年もの間、地震のたびに海中から水上、そしてまた海中へと変化してきました」とウェスト氏は言う。「私はこれを、海岸の潮の満ち引き​​に少し似ていると思います。ただ、海岸自体が上下に動いているのです。」

科学者たちは、これらの幽霊の森で堆積物のコアを深く掘削し、新しい技術を使って内部の有機物質の層の年代を測定することで、数千年前に遡る過去の地震を発見することができました。古地震学という分野が誕生しました。そして、同じ科学者たちが太平洋岸北西部のさらに南で同じ方法を繰り返したところ、米国西海岸沖のカスケーディア沈み込み帯が過去に同様の巨大地震を引き起こしたこと、そしてこの地域でも「ビッグワン」が予想されることを発見しました。

「歴史記録が重要なのは、それが将来の地震の統計を予測する方法だからです」とウェスト氏は言う。「地質学の歴史に興味がなくても、本当に気になるのは、このような地震がどのくらいの頻度で起こると予想されるかということです。」

アラスカで開拓された古地震学は、米国地質調査所の全国地震危険地図の基礎となっており、この地図には全米各地の地震発生確率の推定値も含まれている。政府や企業は、どこに建物を建てても安全か、どのような種類の建物を建てるべきか、保険料率はいくらにすべきかを判断するために、この地図を頼りにしている。

突発的な津波の研究が海中の発見につながった

アラスカ大地震の犠牲者約 130 名のうち、大半は津波によるものでした。1964 年当時、科学者は津波について、沖合で巨大地震が発生すると、海底の動きによって海水が押し上げられ、陸地に向かって押し出される、と一般的に理解していました。通常、こうした地殻変動による津波は、その移動距離に応じて、地震発生後数十分から数時間以内に発生します。

しかし 1964 年、地面の揺れが収まる前に大規模な津波がコミュニティを襲った。数十年にわたる研究、そしてコンピューター モデリングや高精度ソナー システムを使用した詳細な海底マッピングなどの新しい技術を経て、科学者たちはようやくその理由を説明できた。アラスカの海岸線は氷河によって形作られ、氷河はフィヨルドを削り出し、沈泥を海に流し込む。1964 年のように大きな地震が起きれば、何千年もかけて堆積した沈泥が崩れ落ちる可能性がある。その結果生じる海底の地滑りが「局所的」な津波を、ほとんど何の前触れもなく狭いフィヨルドを駆け抜けさせる。

危険地域の地図作成と地滑り津波の影響のモデル化は、現在も研究が続いている分野だとウェスト氏は言うが、今日の津波研究とモデル化の取り組みの種はアラスカの災害によってまかれた。その後、米国海洋大気庁は津波の危険を監視するためにアラスカに国立津波警報センターを開設した。「1964年の地震で地滑り津波の存在が明らかになったと言っても過言ではないと思います」とウェスト氏は言う。

地震から数十年後、地震の影響で謎の菌が蔓延した

アラスカ大地震は今日でも科学的な謎を解くのに役立っています。1999年、 クリプトコッカス喉 熱帯雨林の腐った木に通常生えるこの菌が、太平洋岸北西部の沿岸林に突如出現した。この菌は人間に致命的な感染症を引き起こす可能性があるため、米国疾病予防管理センターはアリゾナ州トランスレーショナル・ゲノミクス研究所の病原体および微生物部門のディレクター、デイブ・エンゲルサラー氏に連絡を取り、菌の起源を突き止めた。

エンゲルサラー氏は菌の塩基配列と年代を解析し、この菌が約1世紀前にブラジルの港町レシフェから太平洋岸北西部に渡来したことを発見した。船舶の輸送記録を追跡した結果、パナマ運河が開通した直後に貨物船のバラスト水に紛れてバンクーバーまで運ばれた可能性が高いと結論付けた。海水での生活によく適応するこの菌は、太平洋岸北西部の沖合に投棄され、何十年もの間静かに無害に生息していた。しかし、この菌がどのようにして陸に上がり、一見すると一気に海岸線全体を汚染したのかは謎のままだったが、エンゲルサラー氏は、近年の米国史上、これほど大量の海水を移動させた出来事はアラスカ大地震による津波しかないことに気づいた。陸に打ち上げられた後、この菌は再び陸上での生活に適応した。

「これらは、私たちが「ブラックスワンイベント」と呼んでいるものです」とエンゲルタラー氏は述べ、統計的に起こりそうにないが深刻な結果をもたらすイベントを指す疫学用語を引用した。「この大地震が、この地域には存在しない菌類によって40年、50年、60年後に人々が病気になることにつながるとは、誰も予想できなかったでしょう。」

ジョンズ・ホプキンス公衆衛生大学院の微生物学者アルトゥーロ・カサデヴァル氏は、 クリプトコッカス喉 エンゲルタラー氏の場合、この状況は、過去の出来事を研究し、それが将来にどのような影響を与えるかを考え、複数の時間スケールで考えることを思い出させてくれる。「私は人類の大ファンです」と彼は言う。「しかし、私たちは短期的なことに集中しがちです。」

アラスカ州地震学者のウェスト氏によると、アラスカでは災害の記憶喪失が深刻化している。アラスカ大地震の60周年となる3月、米国海洋大気庁は、津波警報サイレン、一般教育、浸水地図調査作業のためにアラスカに年間最大70万ドルを提供する国家津波災害軽減プログラムを廃止する計画を発表した。1964年の地震を覚えている世代は消えつつあり、同様の出来事が再び起こる可能性があるため、それは影響を及ぼす可能性があると同氏は指摘する。「誇張しているわけではありません。アラスカ南部で地震が発生して津波が発生し、明日にはどこの町でも1000人が死亡する可能性があります」と同氏は言う。「だから、『おい、これを忘れるな』と言う人が何人かいるはずだ。私たちが忘れないようにするのが私の仕事だ」