Una nueva forma de percibir los terremotos podría ayudar a mejorar los sistemas de alerta temprana

Cada año los terremotos en todo el mundo se cobran cientos o incluso miles de vidas. Su advertencia permite que las personas se dirijan a lugares seguros y en cuestión de segundos podría marcar la diferencia entre la vida y la muerte.

Investigadores de la Universidad de Tokyo (UTokyo), en Japón, demuestran un nuevo método de detección de terremotos: su técnica explota señales gravitacionales sutiles y reveladoras que viajan por delante de los temblores. La investigación futura podría impulsar sistemas de alerta temprana.

 

El impacto del terremoto de Tohoku de 2011 en el este de Japón aún resuena para muchos, ya que provocó una devastación inimaginable, pero también generó grandes cantidades de datos sísmicos y otros tipos de datos. Años más tarde, los científicos aún extraen estos datos para mejorar los modelos y encontrar nuevas formas de usarlos, lo que podría ayudar a las personas en el futuro. Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación de Terremotos de la Universidad de Tokio (ERI, por sus siglas en inglés) encontró algo en estos datos que podría ayudar al campo de la investigación y que algún día podría salvar vidas.

 

Todo comenzó cuando el profesor asociado de ERI Shingo Watada leyó un interesante artículo de física sobre un tema no relacionado por J. Harms del Instituto Nacional de Física Nuclear en Italia. El documento sugiere que los gravímetros, sensores que miden la fuerza de la gravedad local, podrían, en teoría, detectar terremotos. "Esto me hizo pensar --relata Watada--. Si tenemos suficientes datos sísmicos y gravitacionales de la época y lugar de un gran terremoto, podríamos aprender a detectar terremotos con gravímetros y sismómetros. Esta podría ser una herramienta importante para futuras investigaciones de fenómenos sísmicos".

 

La idea funciona así. Los terremotos ocurren cuando un punto a lo largo del borde de una placa tectónica que comprende la superficie de la tierra hace un movimiento repentino, lo cual genera ondas sísmicas que irradian desde ese punto a 6-8 kilómetros por segundo. Estas ondas transmiten energía a través de la Tierra y alteran rápidamente la densidad del material sub-superficial que atraviesan. El material denso imparte una atracción gravitatoria ligeramente mayor que el material menos denso. A medida que la gravedad se propaga a la velocidad de la luz, los gravímetros sensibles pueden captar estos cambios de densidad antes de la llegada de ondas sísmicas.

 

"Esta es la primera vez que alguien muestra señales definitivas de terremoto con un método de este tipo. Otros han investigado la idea, pero no han encontrado señales fiables --explica Masaya Kimura, postgrado de ERI--. Nuestro enfoque es único, ya que examinamos una gama más amplia de sensores activos durante el terremoto de 2011. Y utilizamos métodos de procesamiento especiales para aislar las señales gravitacionales silenciosas de los datos ruidosos".

 

ANÁLISIS DE SEÑAL EXTREMADAMENTE FIABLE

 

Japón es famoso por su actividad sísmica, por lo que no es de extrañar que existan redes extensas de instrumentos sísmicos en tierra y mar en la región. Los investigadores utilizaron una serie de datos sísmicos de estos y también gravímetros superconductores (SG) en Kamioka, prefectura de Gifu, y Matsushiro, prefectura de Nagano, en el centro de Japón.

 

El análisis de señal que realizaron fue extremadamente fiable, lo que los científicos denominan una precisión de 7 sigma, lo que significa que solo hay una probabilidad de uno en un trillón de que el resultado sea incorrecto. Este hecho ayuda enormemente a probar el concepto y será útil para calibrar futuros instrumentos construidos específicamente para ayudar a detectar terremotos. El profesor asociado Masaki Ando, del Departamento de Física, inventó un nuevo tipo de gravímetro, la antena de barra de torsión (TOBA), que pretende ser el primero de estos instrumentos.

 

"Los SG y los sismómetros no son ideales ya que sus sensores internos se mueven junto con el instrumento, lo que casi cancela las señales sutiles de los terremotos --explica el profesor asociado de ERI, Nobuki Kame--. Esto se conoce como el elevador de Einstein, o el principio de equivalencia. Sin embargo, el TOBA superará este problema. Detecta cambios en el gradiente de gravedad a pesar del movimiento. Originalmente fue diseñado para detectar ondas gravitacionales del big bang, como terremotos en el espacio, pero nuestro propósito es más realista".

 

El equipo sueña con una red de TOBA distribuida alrededor de regiones sísmicamente activas, un sistema de alerta temprana que podría alertar a las personas 10 segundos antes de que lleguen las primeras olas temblorosas de un epicentro a 100 km. Muchas muertes por terremotos ocurren cuando les coge a las personas con la guardia baja dentro de edificios que se derrumban sobre ellas. Así que es importante la diferencia que podrían marcar esos 10 segundos. Esto llevará tiempo, pero los investigadores refinan continuamente los modelos para mejorar la precisión del método para su uso final en el campo.