В переполненной комнате кто-то двигает мебель. Иногда шкаф встаёт у стены, и дышать становится легче. А иногда его загоняют в угол, и комната делается ещё теснее, хотя всё по-прежнему стоит. Примерно так ведут себя лавины в гранулированном разломе, который собрали в лаборатории из четырёх тысяч прозрачных дисков.
Диски зажали между двумя неподвижными цилиндрами, а снизу медленно вращали пластину со скоростью 48 миллиметров в час. Сверху давил груз около 20 килограммов. Каждые 4 секунды 24 камеры снимали, как диски давят друг на друга: прозрачный пластик в поляризованном свете показывает напряжения цветными полосами. Шесть микрофонов-пьезодатчиков ловили каждый щелчок, а датчики силы записывали, как меняется давление на стенки. За сто часов одного опыта набралось около четырёхсот тысяч звуковых всплесков и ста тысяч механических лавин.
Раньше считалось, что лавина всегда сбрасывает напряжение: зёрна проскальзывают, слой уплотняется, энергия уходит в тепло и звук. Но когда события разложили по четырём корзинам в зависимости от того, сжимается или расширяется слой и растёт или падает сила на стенке, картина оказалась сложнее. Самые частые лавины действительно сбрасывают энергию. Зато самые крупные часто делают наоборот: слой расширяется, а сила на неподвижной границе растёт. Такие события назвали отрицательными лавинами, потому что они не разряжают материал, а заряжают его, как взведённая пружина.
Разница видна и в движении. Обычные лавины крутятся внутри узкой полосы сдвига, как вода в ручье. Отрицательные лавины почти не двигают зёрна, но их слабые смещения расползаются в зажатую, почти неподвижную область и размывают границу полосы. Звучат они при этом громче, хотя движутся меньше. Получается, что лавина может не просто сбрасывать накопленное, а перераспределять его в более опасную конфигурацию, из которой следующее событие выйдет сильнее.
Для природных разломов это меняет взгляд на подготовку землетрясений. Если после одного сдвига разлом не расслабляется, а наоборот, запирает напряжение глубже, то прогноз по предвестникам становится ещё ненадёжнее. Пока что это лабораторный результат, и до практического применения нужно проверить, как такие лавины ведут себя в реальных породах. Но сама возможность того, что комната после перестановки становится теснее, уже заставляет иначе слушать, как скрипит мебель.
Самые крупные «отрицательные лавины» расширяют слой и одновременно увеличивают упругую энергию, переданную на неподвижную границу, при этом их акустический отклик систематически сильнее, чем у обычных сбрасывающих энергию событий.