Uzaydan deprem avcılığı: İyonosferin fısıltıları ve nano uydular

Depremler, yeryüzündeki en yıkıcı doğal afetlerden biri olarak tarihin her döneminde insanları korkutmuş, şehirleri yerle bir etmiş ve nice medeniyetin kaderini değiştirmiştir. Bugün hâlâ, gelişmiş sismoloji teknolojilerine rağmen kesin olarak “şu gün şu saatte deprem olacak” diyemiyoruz. Fakat bilim insanları bu hayali gerçeğe biraz daha yaklaştırmak için yeni bir cephe açtı: gökyüzü.

YERİN ALTI İÇİN GÖZLER UZAYDA

Evet, yerin altını dinlemekten bıkmayan araştırmacılar artık gözlerini uzaya, özellikle de iyonosfere çevirdiler. Çünkü yeryüzünün derinliklerindeki stres, bazen gökyüzüne sinyal gönderiyor olabilir. Ve biz de bunu okuyabilirsek, belki de depremlerin dilini çözebiliriz. İyonosfer, Dünya atmosferinin yaklaşık 60 kilometreden 1000 kilometreye kadar uzanan, Güneş ışınlarının gazları iyonize ettiği elektrik yüklü bir katmandır. Radyo dalgalarını yansıtır, GPS sinyallerini etkiler ve uzay-hava durumu dediğimiz olgulara sahne olur. İşte bu katman, yerkabuğundaki dev streslerin tetiklediği elektriksel ve manyetik dalgalanmalara karşı hassas bir kayıt defteri gibi davranma potansiyeline sahiptir. Depremden önce yer kabuğunda oluşan kırılma ve sürtünme, elektrik yükü birikmesine yol açabilir, bu yükler atmosferde elektriksel alan değişikliklerine ve dolayısıyla iyonosferde ölçülebilir anormalliklere neden olabilir. Bu fikir ilk başta oldukça spekülatif olarak görülüyordu ama yıllar içinde ciddi ölçümler ve istatistiksel analizlerle desteklenmeye başladı. Örneğin 2011 Tohoku (Japonya) depremi (Mw 9,0) öncesinde yapılan çalışmalar, depremden yaklaşık 40 dakika önce GPS istasyonlarının ölçtüğü iyonosferik toplam elektron içeriği (TEC) değerlerinde anormal bir yükselme tespit etti. Hokkaido Üniversitesi'nden Hayakawa ve arkadaşlarının analizinde, Japonya üzerindeki GPS ağı verileri depremden 40–50 dakika önce olağan değerlerin yüzde 30–50 üzerine çıkan TEC artışını gösterdi. Benzer şekilde 2004 Sumatra-Andaman depremi (Mw 9,1) öncesinde de Hint Okyanusu çevresindeki GPS istasyonlarında TEC anomalileri kaydedildi. Çin'in CSES (China Seismo-Electromagnetic Satellite) uydusu ise 2019'da Sichuan bölgesindeki Mw 6,0 büyüklüğündeki depremden günler önce iyonosferin alt kısmındaki elektron yoğunluğunda anormal dalgalanmalar raporladı. Bu tür somut veriler, deprem öncesinde yer kabuğunda oluşan stres alanlarının atmosferin elektriksel yapısını bozarak iyonosferde ölçülebilir anomalilere neden olabileceğini destekliyor ve bu ilişkiyi istatistiksel olarak anlamaya yönelik çalışmaların temelini oluşturuyor. Farklı bölgelerde de benzer anomaliler büyük depremlerden önce rapor edildi. Bu veriler araştırmacıların iştahını kabartmış durumda. Birden fazla parametreyi birleştirerek bir erken uyarı sistemi geliştirmek mümkün mü?

AMAÇ SİNYALLERİ AYIKLAMAK

İşte burada uzay teknolojileri devreye giriyor. Artık klasik büyük uyduların yanında, maliyeti düşük, küçük ama işlevli nano uydular var. Bu küp şeklindeki, bir ayakkabı kutusundan küçük uydular sayesinde iyonosferi hem küresel ölçekte hem de bölgesel olarak çok daha sık ve detaylı izleyebilmek mümkün. Örneğin Avrupa Uzay Ajansı'nın Swarm uyduları, iyonosferdeki manyetik ve elektrik alanları ölçerek yer manyetik alanını ve iyonosfer davranışını detaylıca haritalayabilmekte. Çin’in CSES (China Seismo Electromagnetic Satellite) isimli misyonu doğrudan deprem öncülü elektromanyetik anomalileri tespit etmeye odaklanarak fırlatıldı. Japonya'da QuakeSat gibi nano uydu deneyleri de var. Amaç yer kabuğundan iyonosfere kadar uzanan zincirde deprem öncüsü olabilecek sinyalleri ayıklamak.

Bu tür projelerde iyonosferdeki anomalileri tespit etmek için GPS sinyallerinde gecikme ölçümleri (TEC analizi), elektromanyetik dalga ölçümleri, manyetik alan değişimleri gibi farklı sensörler kullanılıyor. Ama tek başına iyonosferi ölçmek yetmiyor; çünkü Güneş aktiviteleri, jeomanyetik fırtınalar, kozmik ışınlar da iyonosferde benzer değişimler yaratabiliyor. İşte bu yüzden yapay zekâ ve büyük veri analizleri bu çalışmaların kalbinde yer almakta. Bilim insanları binlerce örneği inceleyerek hangi sinyallerin deprem öncüsü, hangilerinin sadece uzay-hava durumu kaynaklı olduğunu ayırt etmek için özel algoritmalar geliştiriyorlar. Bu alanda “çok parametreli yaklaşım” kavramı öne çıkıyor: iyonosfer verileri, yer manyetik alan ölçümleri, yer sismik aktivitesi ve hatta yer altı gaz salınımları birleştirilerek risk tahmini yapılmaya çalışılıyor.

HER YERDE AYNI HASSASİYETLE GÖREBİLİR MİYİZ?

Tabii ki bu çalışmalar henüz emekleme aşamasında. Bir deprem öncesinde iyonosferde gerçekten her zaman bir imza oluşuyor mu? Ya da oluşuyorsa, bu imzayı her yerde aynı hassasiyetle görebilir miyiz? Bunlar cevaplanması gereken sorular. Bazı araştırmalar her büyük deprem öncesinde iyonosferde anomali bulurken, bazıları daha zayıf ya da tutarsız korelasyonlar raporluyor. Ayrıca zamanlama sorunu var: Bir anomaliyi gördünüz diyelim, bu bir gün sonra mı yoksa bir hafta sonra mı deprem olacak demek? Bölgeyi tam olarak nasıl daraltacaksınız? Bütün bunlar çözülmesi gereken dev bilmeceler. Fakat bilim dünyası pes etmeyecek. Son yıllarda planlanan veya yörüngede çalışan küçük uydular sayesinde iyonosferi gerçek zamanlı olarak izlemek daha da kolaylaştı. Yeni nesil nano uydular artık daha gelişmiş sensörlerle donatılıyor, verileri buluta aktarıyor ve küresel araştırma topluluğuna anında sunabiliyor. Bunun yanında, Dünya genelinde kurulan geniş GPS ağları sayesinde yeryüzündeki alıcılar da iyonosferin üç boyutlu yapısını çıkarabiliyor. Tüm bu veriler birleşince bir gün Google Haritalar gibi bir "Deprem Riski Haritası"nı gerçek zamanlı görmek bile mümkün olabilir. Düşünsenize, cep telefonunuza “Bölgenizde önümüzdeki 48 saat içinde sismik risk yükseldi” bildirimi gelmesi! Bilim insanlarının hayali bu.

GELECEĞİN KÂHİNLERİ

Elbette böyle bir sistem kurulduğunda bile yüzde 100 kesinlik olmayacak. Çünkü yerkabuğunun davranışı inanılmaz derecede karmaşık. Ancak bugünkü duruma göre büyük bir avantaj sağlayabilir. Mesela birkaç günlük önceden uyarı imkânı, kritik altyapıların durdurulması, hastanelerin hazırlık yapması, halkın bilinçlendirilmesi gibi adımlarla binlerce hayat kurtarabilir. Japonya gibi deprem kuşağındaki ülkeler bu yüzden bu konuyu çok ciddiye alıyor. Çin, Hindistan, ABD, Avrupa'da da benzer araştırma programları yürütülüyor.

Sonuç olarak, uzaya bakarak depremleri tahmin etmek bir bilim kurgu hayali olmaktan çıkıp bilimsel bir mücadele alanına dönüştü. İyonosferin fısıltılarını dinleyen nano uydular, belki de geleceğin deprem kâhinleri olacak. Henüz yolun başındayız ama umut büyük. Depremler kaçınılmaz olabilir, ama sonuçları önlenebilir. Ve belki de bu konuda bize en çok yardımcı olacak olan şey, gökyüzüne bakmayı hiç bırakmayan insan merakı ve azmi olacak. Özellikle ülkemizin bu konuda çalışmalara katılması şart, çünkü ülkemizin aktif fay hatları üzerinde yer aldığı gerçeği, bizi bu konuda dünya liderlerinden biri olmaya mecbur kılıyor.