Ny forskning tyder på att krafter som drar på jordens yta när planeten snurrar kan utlösa jordbävningar och vulkanutbrott.

Seismisk aktivitet och utbrott av magma nära Etna i Italien ökade när jordens rotationsaxel var längst bort från sin geografiska axel, enligt en ny studie som jämför förändringar i jordens rotation med aktivitet vid den välkända italienska vulkanen.

Jordens spinn stämmer inte alltid överens med dess nord- och sydpoler. Istället, de geografiska polerna snurrar ofta som en topp runt jordens rotationsaxel när de ses från rymden. Vart 6,4 år, axlarna är i linje med varandra och wobblingen bleknar en kort stund – tills de geografiska polerna rör sig bort från spinnaxeln och börjar spiralera igen.

Detta fenomen, kallas polär rörelse, drivs av förändringar i klimatet på grund av saker som skiftande årstider, smältande inlandsisar eller rörelse från tektoniska plattor. När polära rörelser fluktuerar, krafter som drar planeten bort från solen drar i jordskorpan, ungefär som tidvatten på grund av gravitationskraften från solen och månen. Tidvattnet från polära rörelser gör att skorpan deformeras under årstider eller år. Denna distorsion är starkast vid 45 graders latitud, där skorpan rör sig med cirka 1 centimeter (0,4 tum) per år.

Nu, en ny studie publicerad i AGU:s tidskrift Geofysiska forskningsbrev antyder att polarrörelser och efterföljande förändringar i jordskorpan kan öka vulkanaktiviteten.

"Jag tycker att det är ganska spännande att veta att medan klimatet driver jordens spinn, dess rotation kan också driva vulkaner och seismicitet, sa Sébastien Lambert, en geofysiker vid Paris Observatory i Frankrike och huvudförfattare till studien.

De nya fynden, dock, Tillåt inte forskare att förutsäga vulkanisk aktivitet. Även om studien tyder på att jordbävningar kan vara vanligare eller att vulkanutbrott kan skjuta ut mer lava när avståndet mellan jordens geografiska och rotationsaxlar är på topp, tidsskalan är för stor för meningsfulla kortsiktiga prognoser, enligt författarna.

Men resultaten pekar på ett intressant koncept. "Det är första gången vi har hittat detta förhållande i den här riktningen från jordens rotation till vulkaner, " sa Lambert. "Det är en liten excitationsprocess, men om du samlar på dig en liten excitation under lång tid kan det leda till mätbara konsekvenser."

Skakar jorden

Tidigare arbete har visat längden på en dag på jorden, som ändras baserat på hastigheten på jordens snurr, deformerar också skorpan och kan påverka vulkaniskt beteende. I den nya studien, Lambert och hans kollega, Gianluca Sottili, en vulkanolog från Sapienza-universitetet i Rom i Italien, ville studera sambandet mellan polär rörelse och vulkanisk aktivitet.

De fokuserade på vulkanen Etna eftersom vulkanen är väl studerad, vilket betyder att det finns gott om data, och den ligger strax söder om 45 graders latitud. Det var heller inga vulkankriser utöver det vanliga vid Etna under studieperioden, som annars kan maskera signalen från polära rörelser.

Lambert och Sottili använde seismiska uppgifter från 11, 263 jordbävningar som inträffade inom 43 kilometer (26,7 miles) från Etnas topp mellan 1999 och 2019. Teamet använde också uppgifter om hur mycket magma som brutit ut från vulkanen sedan 1900. De inkluderade 62 utbrott i analysen, baserat på tidsspannet mellan händelserna.

Paret jämförde sedan avståndet mellan de geografiska och roterande polerna vid den tidpunkt då varje händelse inträffade för att avgöra om vulkanisk aktivitet var kopplad till jordens rotation.

Lambert och Sottili upptäckte att det fanns fler jordbävningar när jordens rotationspol var längst bort från den geografiska axeln - vid den punkt i jordens toppliknande spinn när det ser ut som om den håller på att falla omkull. Mellan 1999 och 2019, dessa toppar var 2002 och 2009. En förväntad topp 2015 förverkligades aldrig eftersom en av svängningarna som bidrar till polarrörelsen har saktat ner.

Teamet upptäckte också en koppling mellan mängden magma som skjuts ut under ett utbrott. Polarrörelser verkar driva de största utbrotten från Etna, även om det är i mindre utsträckning än dess seismiska aktivitet, enligt forskarna.

Att undersöka vulkaner i Ring of Fire för att se om jordens spinn påverkar deras aktivitet skulle säkert vara intressant, Sottili sa, som var senior författare till studien. Även att expandera till andra planeter kan öppna forskarnas syn på hur yttre krafter påverkar vulkaner på ytan, han lade till.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd för American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.