Nghiên cứu này không nhằm mục đích dự báo động đất. Thay vào đó, nó phác thảo một cơ chế vật lý khả thi cho thấy sự thay đổi mức độ điện tích tầng điện ly - được kích hoạt bởi hoạt động mặt trời mạnh mẽ như bão mặt trời - có thể tương tác với các khu vực đã suy yếu của lớp vỏ Trái đất và ảnh hưởng đến cách thức hình thành các vết nứt.

Trong mô hình này, các vùng nứt nẻ của lớp vỏ Trái Đất được cho là chứa nước ở nhiệt độ và áp suất cực cao, có thể ở trạng thái siêu tới hạn. Về mặt điện, các vùng nứt nẻ này có thể hoạt động như tụ điện. Chúng được kết nối cả với bề mặt Trái Đất và tầng điện ly thấp hơn, tạo ra một hệ thống tĩnh điện rộng lớn liên kết mặt đất với tầng khí quyển phía trên.

Khi hoạt động mặt trời tăng mạnh, mật độ electron trong tầng điện ly có thể tăng lên đáng kể. Điều này có thể tạo ra một lớp tích điện âm ở tầng điện ly thấp hơn. Thông qua sự ghép nối điện dung, điện tích đó có thể tạo ra các điện trường mạnh bên trong các lỗ rỗng siêu nhỏ trong đá bị nứt. Áp suất tĩnh điện tạo ra có thể đạt đến mức tương tự như ứng suất thủy triều hoặc trọng lực, những yếu tố đã được biết là ảnh hưởng đến sự ổn định của đứt gãy.

Theo tính toán của nhóm nghiên cứu, các nhiễu loạn tầng điện ly liên quan đến các vụ bùng phát năng lượng mặt trời lớn - bao gồm sự gia tăng tổng lượng electron lên đến vài chục đơn vị TEC - có thể tạo ra áp suất tĩnh điện lên đến vài megapascal bên trong các khoảng trống vỏ Trái đất này.

Những hiện tượng bất thường trong tầng điện ly thường được phát hiện trước các trận động đất mạnh. Các quan sát bao gồm sự tăng đột biến mật độ electron, sự giảm độ cao của tầng điện ly và sự lan truyền chậm hơn của các nhiễu loạn tầng điện ly quy mô trung bình. Theo truyền thống, các nhà khoa học đã giải thích những thay đổi này là do sự tích tụ ứng suất bên trong lớp vỏ Trái đất.

Khung lý thuyết mới này cung cấp một góc nhìn bổ sung. Nó đề xuất một sự tương tác hai chiều, trong đó các quá trình bên trong Trái đất có thể ảnh hưởng đến tầng điện ly, trong khi các nhiễu loạn tầng điện ly cũng có thể tạo ra các lực phản hồi trở lại lớp vỏ Trái đất. Mô hình này kết nối thời tiết không gian và hoạt động địa chấn mà không khẳng định rằng hoạt động mặt trời trực tiếp gây ra động đất.

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng những trận động đất lớn gần đây ở Nhật Bản, bao gồm cả trận động đất bán đảo Noto năm 2024, là những sự kiện xảy ra ngay sau các giai đoạn hoạt động mạnh của bão mặt trời. Họ nhấn mạnh rằng thời điểm này không chứng minh mối quan hệ nhân quả. Tuy nhiên, nó phù hợp với giả thuyết cho rằng sự nhiễu loạn tầng điện ly có thể đóng vai trò là yếu tố góp phần khi các đứt gãy đã gần đến điểm sụp đổ.

Bằng cách vận dụng vật lý plasma, khoa học khí quyển và địa vật lý, phương pháp này mở rộng quan điểm truyền thống cho rằng động đất chỉ do các lực bên trong hành tinh gây ra. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc theo dõi các điều kiện tầng điện ly cùng với các phép đo dưới lòng đất có thể giúp hiểu rõ hơn về cách động đất bắt đầu và cách đánh giá rủi ro địa chấn.

Công việc tiếp theo sẽ kết hợp chụp cắt lớp điện ly dựa trên GNSS độ phân giải cao với dữ liệu thời tiết không gian chi tiết. Mục tiêu là xác định khi nào và bằng cách nào các nhiễu loạn điện ly có thể gây ra các tác động tĩnh điện đáng kể lên vỏ Trái đất.