Qu¨¦ ocurre bajo la superficie de la Tierra cuando se producen los terremotos m¨¢s potentes

A las 3.34, hora local, del 27 de febrero de 2010, Chile fue sacudido por uno de los terremotos m¨¢s potentes en un siglo. La convulsi¨®n provoc¨® un tsunami que arras¨® las poblaciones costeras. Los dos sucesos combinados acabaron con la vida de m¨¢s de 500 personas. El temblor fue tan potente que, seg¨²n c¨¢lculos de la NASA, desplaz¨® el eje de la Tierra nada menos que ocho cent¨ªmetros.

Al igual que casi todos los se¨ªsmos de m¨¢xima potencia, el de Chile fue un megaterremoto. Estos fen¨®menos ocurren en las zonas de subducci¨®n, como se denomina a los lugares en los que una placa tect¨®nica es empujada debajo de otra. Si las placas chocan y se deslizan de repente, se produce un terremoto masivo. La sacudida de Chile de 2010 fue de magnitud 8,8, lo suficientemente fuerte como para desplazar los edificios de sus cimientos.

Sabemos poco de las zonas de subducci¨®n. Por eso, la geof¨ªsica Anne Socquet, de la Universidad Grenoble Alpes de Francia, plane¨® un viaje a Chile. Quer¨ªa instalar instrumentos de monitorizaci¨®n s¨ªsmica para recopilar datos. Casualmente, lleg¨® justo una semana antes del terremoto. ¡°Fue terror¨ªfico¡±, recuerda. ¡°En las paredes del apartamento que alquilamos hab¨ªa grietas en las que cab¨ªa un pu?o¡±.

La mayor¨ªa de los investigadores que estudian los megaterremotos se ocupan sobre todo de las sacudidas que preceden al temblor principal, explica Socquet. Sin embargo, una caracter¨ªstica inusual de estos se¨ªsmos colosales es que a menudo van seguidos por una serie de otros megaterremotos de gran potencia que se producen varios a?os despu¨¦s, y cuyo epicentro se sit¨²a a centenares de kil¨®metros de distancia. Por ejemplo, al temblor de tierra que sacudi¨® Chile en 2010 le siguieron otros episodios s¨ªsmicos en 2014, 2015 y 2016, con centro en distintos puntos a lo largo de la costa del pa¨ªs. Socquet quer¨ªa estudiar estas secuencias de cataclismos e investigar las posibles relaciones entre los megaterremotos. Ello requer¨ªa un examen detallado de los datos sismol¨®gicos y geod¨¦sicos a mayor escala de lo que se hab¨ªa hecho hasta entonces.

El megaterremoto

Sabemos que los megaterremotos son resultado de la subducci¨®n de una placa tect¨®nica con otra. Pero, aparte de esto, desconocemos casi todo sobre las din¨¢micas de subducci¨®n y de qu¨¦ manera pueden provocar una inestabilidad que desemboque en otro evento s¨ªsmico de magnitud extraordinaria pocos a?os despu¨¦s. Hay indicios de que podr¨ªa tener que ver con la liberaci¨®n y la migraci¨®n de fluidos a gran profundidad. El proyecto DEEP-trigger, dirigido por Socquet, trata de llenar esta laguna. ¡°En lo que se refiere a observaciones, es territorio virgen¡±, afirma la investigadora.

Estaba previsto que el primer paso en los seis meses de vida del proyecto consistiese en ampliar la red de alrededor de 250 instrumentos GPS instalada en Chile y a la que Socquet hab¨ªa contribuido desde 2007, y montar otra red nueva en Per¨². Dado que actualmente le es imposible viajar a Sudam¨¦rica debido a la pandemia de covid-19, la geof¨ªsica ha trabajado con contactos locales para empezar la instalaci¨®n. Asimismo, est¨¢ desarrollando herramientas inform¨¢ticas para comenzar a analizar los datos de la zona recopilados con anterioridad.

¡°La cuesti¨®n clave ser¨¢ disponer de observaciones sistem¨¢ticas a gran escala, temporal y espacial, de la relaci¨®n entre el deslizamiento lento y las fracturas s¨ªsmicas. Ello constituir¨¢ una gran aportaci¨®n a la ciencia¡±.

¡°Nadie sabe cu¨¢l es el desencadenante inicial, lo que provoca el primer deslizamiento¡±

Matteo Alvaro, profesor de la Universidad de Pav¨ªa, Italia

En la Universidad de Pav¨ªa, el mineralogista Matteo Alvaro tambi¨¦n se interesa por los megaterremotos, si bien por otros much¨ªsimo m¨¢s antiguos.

Se da el caso de que disponemos de una ventana ¨²nica a las zonas de subducci¨®n tal como eran hace millones de a?os. Existen determinados lugares, pocos y distantes entre s¨ª, en los que rocas que han pasado por zonas de subducci¨®n son empujadas a la superficie. A trav¨¦s de su an¨¢lisis, es posible deducir las profundidades y las presiones a las que tuvo lugar el deslizamiento, y hacerse una idea de c¨®mo funciona la subducci¨®n, y quiz¨¢ de c¨®mo se desencadenan los megaterremotos.

El cristal

Normalmente, las cosas funcionan as¨ª: los ge¨®logos encuentran una roca formada por un mineral con lo que se denomina un cristal de inclusi¨®n en su interior. Esta inclusi¨®n qued¨® atrapada en el mineral cuando dos placas en proceso de subducci¨®n ejercieron presi¨®n una contra otra a gran profundidad, quiz¨¢ 100 kil¨®metros o m¨¢s por debajo de la superficie. En funci¨®n de la presi¨®n que experimenta cuando se forma, la inclusi¨®n tendr¨¢ una estructura cristalina ¨Duna disposici¨®n espacial espec¨ªfica y repetitiva de los ¨¢tomos¨D particular. El cristal puede revelar a qu¨¦ presi¨®n estuvo sometida la inclusi¨®n, y en consecuencia, a qu¨¦ profundidad se origin¨®.

El problema es que este principio es una simplificaci¨®n excesiva. Solo se cumple si el cristal es c¨²bico, algo que no ocurre casi nunca. ¡°Todos sabemos que la idea de que presi¨®n equivale a profundidad puede ser err¨®nea¡±, advierte Alvaro. ¡°La pregunta natural es en qu¨¦ medida nos equivocamos¡±. Eso fue lo que decidi¨® averiguar con su proyecto TRUE DEPTHS.

En principio, el plan era sencillo. El investigador quer¨ªa medir la tensi¨®n experimentada por el cristal mientras estuvo atrapado en el mineral. Si pod¨ªa conocer el desplazamiento infinitesimal de los ¨¢tomos desde sus posiciones normales en una estructura cristalina t¨ªpica no sometida a presi¨®n, ello le proporcionar¨ªa una medida m¨¢s precisa de la presi¨®n ejercida por la roca circundante cuando el cristal se form¨®, y con ello, una medida m¨¢s exacta de la profundidad a la que esto ocurri¨®. Para estudiar la estructura at¨®mica, el mineralogista utiliza una combinaci¨®n de cristalograf¨ªa de rayos X y una t¨¦cnica denominada espectroscopia Raman.

Recientemente, Alvaro hizo una demostraci¨®n de la primera aplicaci¨®n de su t¨¦cnica con buenos resultados. Examin¨® una muestra de roca de un lugar conocido como la chimenea de Mir, en Siberia. Se trata de una columna de kimberlita fundida que emergi¨® muy r¨¢pidamente desde enormes profundidades (La mayor¨ªa de los diamantes se extraen de chimeneas de kimberlita como la de Mir que, de hecho, fue intensamente explotada). Alvaro examin¨® los granates con diminutas inclusiones de cuarzo que brotaron. ¡°La kimberlita es el ascensor que los lleva a la superficie¡±, explica.

El detonante

Midiendo la presi¨®n ejercida sobre las inclusiones, pudo confirmar que se hab¨ªan formado a una presi¨®n de 1,5 gigapascales (alrededor de 15.000 veces m¨¢s que la que se registra en la superficie de la Tierra) y a 850 grados de temperatura. Aunque este hecho no resulta del todo sorprendente, s¨ª que es la primera prueba de que la t¨¦cnica propuesta por el cient¨ªfico funciona. Ahora, Alvaro quiere realizar m¨¢s mediciones y crear una colecci¨®n de ejemplos.

Tambi¨¦n se pregunta, a un nivel m¨¢s especulativo, si es posible que la formaci¨®n y la deformaci¨®n de las inclusiones pueda actuar como el primer desencadenante de los megaterremotos. La idea ser¨ªa que esos cambios min¨²sculos ocasionen grietas en rocas de mayor tama?o, que acabar¨ªan provocando el deslizamiento de una falla. Alvaro se propone profundizar en esta idea.

¡°Nadie sabe cu¨¢l es el desencadenante inicial, lo que provoca el primer deslizamiento¡±, se?ala el mineralogista. ¡°Hemos empezado a pensar ¨Dy a lo mejor es una idea totalmente descabellada¨D que podr¨ªan ser estas inclusiones. Un c¨²mulo de inclusiones, quiz¨¢ sometidas a un cambio de fase instant¨¢neo, y por tanto, a un cambio de volumen. Ese podr¨ªa ser el desencadenante original¡±.

Este art¨ªculo ha sido originalmente publicado en ingl¨¦s en ¡¯Horizon¡¯, la revista de investigaci¨®n e innovaci¨®n de la UE. La investigaci¨®n de este art¨ªculo fue financiada por la UE.

Traducci¨®n de NewsClips.

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