Cómo los terremotos deforman la gravedad      

 

 

21 de febrero de 2020.

Por Helmholtz Association of German Research Centres.

Traducción y comentarios: Jesús A. Guerrero Ordáz. ALDA.

 

Cómo los terremotos deforman la gravedad

Distribución espacial de la intensidad de la señal PEGS durante el terremoto de Tohoku en 2011, poco antes de la llegada de la onda sísmica primaria. Crédito: Earth and Planetary Science Letters, Vol 536, Zhang et al. 2020, "Señales rápidas de elasto-gravedad (PEGS) y su uso potencial en la sismología moderna", sciencedirect.com / journal / earth-and-planetary-science-letters, con permiso de Elsevier.

 

Relámpago..!, uno, dos, tres, y el trueno..! Durante siglos, la gente ha estimado la distancia de una tormenta eléctrica desde el momento entre el rayo y el trueno. Cuanto mayor sea el intervalo de tiempo entre las dos señales, más lejos estará el observador de la ubicación de la tormenta. Esto se debe a que los rayos se propagan a la velocidad de la luz (casi sin demora), mientras que los truenos se propagan a la velocidad de sonido, mucho más lenta, alrededor de 340 metros por segundo.

 

Los terremotos también envían señales que se propagan a la velocidad de la luz (300.000 kilómetros por segundo) y se pueden registrar mucho antes que las ondas sísmicas, las cuales son relativamente más lentas (aproximadamente 8 kilómetros por segundo). Sin embargo, las señales que viajan a la velocidad de la luz no son rayos, sino cambios repentinos en la gravedad causados ​​por un cambio en la masa interna de la Tierra. Detectadas recientemente, estas señales llamadas PEGS (PEGS = señales rápidas de elasto-gravedad) se lograron medir durante los sismos. Con la ayuda de estas señales, podría ser posible detectar un terremoto muy temprano antes de la llegada del destructivo terremoto o las olas del tsunami.

 

Sin embargo, el efecto gravitacional de este fenómeno es muy pequeño.  Asume menos de una billonésima parte de la gravedad de la Tierra. Por lo tanto, las señales PEGS solo se pueden registrar en los terremotos más fuertes. Además, el proceso de su generación es complejo: no solo se generan directamente en la fuente del terremoto, sino también continuamente a medida que las ondas del terremoto se propagan a través del interior de la Tierra.

 

Hasta ahora, no ha habido un método directo y exacto para simular de manera confiable la generación de señales PEGS en la computadora. El algoritmo ahora propuesto por los científicos del Centro Alemán de Investigación para Geociencias (Deutsches GeoForschungsZentrum, GFZ), integrante de la Helmholtz Association of German Research Centres, liderados por Rongjiang Wang, puede calcular señales PEGS con alta precisión y sin mucho esfuerzo por primera vez. Los investigadores también pudieron demostrar que las señales permiten sacar conclusiones sobre la fuerza, la duración y el mecanismo de terremotos muy grandes. El estudio fue publicado en la revista Earth and Planetary Science Letters.

 

Un terremoto desplaza abruptamente las losas de roca en el interior de la Tierra y, por lo tanto, cambia la distribución de masa en la Tierra. En terremotos fuertes, este desplazamiento puede ascender a varios metros. "Dado que la gravedad que se puede medir localmente depende de la distribución de masa en la vecindad del punto de medición, cada terremoto genera un pequeño cambio de gravedad pero inmediato", dice Rongjiang Wang, coordinador científico del nuevo estudio.

 

Sin embargo, cada terremoto también genera ondas en la Tierra, lo que a su vez cambia la densidad de las rocas y, por lo tanto, la gravitación por un corto tiempo: la gravedad de la Tierra oscila en cierta medida en sincronía con el terremoto. Además, esta gravedad oscilante produce un efecto de fuerza a corto plazo sobre la roca, que a su vez desencadena ondas sísmicas secundarias. Algunas de estas ondas sísmicas secundarias activadas gravitacionalmente se pueden observar incluso antes de la llegada de las ondas sísmicas primarias.

 

"Nos enfrentamos al problema de integrar estas múltiples interacciones para hacer estimaciones y predicciones más precisas sobre la fuerza de las señales", dice Torsten Dahm, jefe de la sección Física de terremotos y volcanes en GFZ. "Rongjiang Wang tuvo la ingeniosa idea de adaptar un algoritmo que habíamos desarrollado anteriormente al problema de PEGS, y lo logró".

 

"Primero aplicamos nuestro nuevo algoritmo al terremoto de Tohoku en Japón en 2011, que también fue la causa del tsunami de Fukushima", dice Sebastian Heimann, desarrollador de programas y analista de datos de GFZ. "Allí, las mediciones de la intensidad de la señal PEGS ya estaban disponibles. La consistencia era perfecta. Esto nos dio certeza para la predicción de otros terremotos y el potencial de las señales para nuevas aplicaciones".

 

En el futuro, al evaluar los cambios en la gravedad a muchos cientos de  kilómetros de distancia del epicentro de un terremoto en la costa, este método podría usarse para determinar, incluso durante el terremoto en sí, si hay un terremoto fuerte que pueda desencadenar un tsunami, según los investigadores. "Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer", dice Rongjiang Wang. "Los instrumentos de medición actuales aún no son lo suficientemente sensibles, y las señales de interferencia inducidas por el medio ambiente son demasiado grandes para que las señales PEGS se integren directamente en un sistema de alerta temprana de tsunami en funcionamiento".

 

Referencia:

https://phys.org/news/2020-02-earthquakes-deform-gravity.html