Qué ocurre bajo la superficie de la Tierra cuando se producen los terremotos más potentes

A las 3.34, hora local, del 27 de febrero de 2010, Chile fue sacudido por uno de los terremotos más potentes en un siglo. La convulsión provocó un tsunami que arrasó las poblaciones costeras. Los dos sucesos combinados acabaron con la vida de más de 500 personas. El temblor fue tan potente que, según cálculos de la NASA, desplazó el eje de la Tierra nada menos que ocho centímetros.

Al igual que casi todos los seísmos de máxima potencia, el de Chile fue un megaterremoto. Estos fenómenos ocurren en las zonas de subducción, como se denomina a los lugares en los que una placa tectónica 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 subducción. Por eso, la geofísica Anne Socquet, de la Universidad Grenoble Alpes de Francia, planeó un viaje a Chile. Quería instalar instrumentos de monitorización sísmica para recopilar datos. Casualmente, llegó justo una semana antes del terremoto. “Fue terrorífico”, recuerda. “En las paredes del apartamento que alquilamos había grietas en las que cabía un puño”.

La mayoría de los investigadores que estudian los megaterremotos se ocupan sobre todo de las sacudidas que preceden al temblor principal, explica Socquet. Sin embargo, una característica inusual de estos seísmos colosales es que a menudo van seguidos por una serie de otros megaterremotos de gran potencia que se producen varios años después, y cuyo epicentro se sitúa a centenares de kilómetros de distancia. Por ejemplo, al temblor de tierra que sacudió Chile en 2010 le siguieron otros episodios sísmicos en 2014, 2015 y 2016, con centro en distintos puntos a lo largo de la costa del país. Socquet quería estudiar estas secuencias de cataclismos e investigar las posibles relaciones entre los megaterremotos. Ello requería un examen detallado de los datos sismológicos y geodésicos a mayor escala de lo que se había hecho hasta entonces.

El megaterremoto

Sabemos que los megaterremotos son resultado de la subducción de una placa tectónica con otra. Pero, aparte de esto, desconocemos casi todo sobre las dinámicas de subducción y de qué manera pueden provocar una inestabilidad que desemboque en otro evento sísmico de magnitud extraordinaria pocos años después. Hay indicios de que podría tener que ver con la liberación y la migración 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 había contribuido desde 2007, y montar otra red nueva en Perú. Dado que actualmente le es imposible viajar a Sudamérica debido a la pandemia de covid-19, la geofísica ha trabajado con contactos locales para empezar la instalación. Asimismo, está desarrollando herramientas informáticas para comenzar a analizar los datos de la zona recopilados con anterioridad.

“La cuestión clave será disponer de observaciones sistemáticas a gran escala, temporal y espacial, de la relación entre el deslizamiento lento y las fracturas sísmicas. Ello constituirá una gran aportación a la ciencia”.

“Nadie sabe cuál es el desencadenante inicial, lo que provoca el primer deslizamiento”

Matteo Alvaro, profesor de la Universidad de Pavía, Italia

En la Universidad de Pavía, el mineralogista Matteo Alvaro también se interesa por los megaterremotos, si bien por otros muchísimo más antiguos.

Se da el caso de que disponemos de una ventana única a las zonas de subducción tal como eran hace millones de años. Existen determinados lugares, pocos y distantes entre sí, en los que rocas que han pasado por zonas de subducción son empujadas a la superficie. A través de su análisis, es posible deducir las profundidades y las presiones a las que tuvo lugar el deslizamiento, y hacerse una idea de cómo funciona la subducción, y quizá de cómo se desencadenan los megaterremotos.

El cristal

Normalmente, las cosas funcionan así: los geólogos encuentran una roca formada por un mineral con lo que se denomina un cristal de inclusión en su interior. Esta inclusión quedó atrapada en el mineral cuando dos placas en proceso de subducción ejercieron presión una contra otra a gran profundidad, quizá 100 kilómetros o más por debajo de la superficie. En función de la presión que experimenta cuando se forma, la inclusión tendrá una estructura cristalina ―una disposición espacial específica y repetitiva de los átomos― particular. El cristal puede revelar a qué presión estuvo sometida la inclusión, y en consecuencia, a qué profundidad se originó.

El problema es que este principio es una simplificación excesiva. Solo se cumple si el cristal es cúbico, algo que no ocurre casi nunca. “Todos sabemos que la idea de que presión equivale a profundidad puede ser errónea”, advierte Alvaro. “La pregunta natural es en qué medida nos equivocamos”. Eso fue lo que decidió averiguar con su proyecto TRUE DEPTHS.

En principio, el plan era sencillo. El investigador quería medir la tensión experimentada por el cristal mientras estuvo atrapado en el mineral. Si podía conocer el desplazamiento infinitesimal de los átomos desde sus posiciones normales en una estructura cristalina típica no sometida a presión, ello le proporcionaría una medida más precisa de la presión ejercida por la roca circundante cuando el cristal se formó, y con ello, una medida más exacta de la profundidad a la que esto ocurrió. Para estudiar la estructura atómica, el mineralogista utiliza una combinación de cristalografía de rayos X y una técnica denominada espectroscopia Raman.

Recientemente, Alvaro hizo una demostración de la primera aplicación de su técnica con buenos resultados. Examinó una muestra de roca de un lugar conocido como la chimenea de Mir, en Siberia. Se trata de una columna de kimberlita fundida que emergió muy rápidamente desde enormes profundidades (La mayoría de los diamantes se extraen de chimeneas de kimberlita como la de Mir que, de hecho, fue intensamente explotada). Alvaro examinó 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 presión ejercida sobre las inclusiones, pudo confirmar que se habían formado a una presión de 1,5 gigapascales (alrededor de 15.000 veces más 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, sí que es la primera prueba de que la técnica propuesta por el científico funciona. Ahora, Alvaro quiere realizar más mediciones y crear una colección de ejemplos.

También se pregunta, a un nivel más especulativo, si es posible que la formación y la deformación de las inclusiones pueda actuar como el primer desencadenante de los megaterremotos. La idea sería que esos cambios minúsculos ocasionen grietas en rocas de mayor tamaño, que acabarían provocando el deslizamiento de una falla. Alvaro se propone profundizar en esta idea.

“Nadie sabe cuál es el desencadenante inicial, lo que provoca el primer deslizamiento”, señala el mineralogista. “Hemos empezado a pensar ―y a lo mejor es una idea totalmente descabellada― que podrían ser estas inclusiones. Un cúmulo de inclusiones, quizá sometidas a un cambio de fase instantáneo, y por tanto, a un cambio de volumen. Ese podría ser el desencadenante original”.

Este artículo ha sido originalmente publicado en inglés en ’Horizon’, la revista de investigación e innovación de la UE. La investigación de este artículo fue financiada por la UE.

Traducción de NewsClips.

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