El 11 de marzo de 2011, un terremoto de magnitud 9.0 sacudió a Japón durante casi seis minutos, provocando un tsunami y un desastre nuclear que colectivamente mató a casi 20, 000 personas. Pero debajo de la superficie, las placas tectónicas de la costa oriental de Japón habían comenzado a cambiar silenciosamente mucho antes de que comenzara el temblor. En febrero de 2011, dos terremotos más silenciosos comenzaron a arrastrarse lentamente a lo largo de la Fosa de Japón hacia el punto donde el terremoto masivo de megathrust surgiría un mes después.
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Estos terremotos extraños y silenciosos se denominan eventos de deslizamiento lento o terremotos lentos, términos generales para el espectro de movimientos y temblores moderados que ocurren en el límite entre las placas tectónicas. Descubiertos solo en los últimos 20 años, los terremotos lentos siguen siendo un enigma sísmico. Pueden desplazar las placas tectónicas tanto o más que un terremoto de magnitud 7. Pero mientras que un terremoto regular libera repentinamente ondas sísmicas que pueden derribar edificios, un terremoto lento dura días, meses, a veces incluso años, y las personas cercanas nunca sienten nada.
Se cree que estos rumores imperceptibles precedieron a terremotos masivos que arrasaron Japón, México y Chile, pero no sabemos si los terremotos lentos provocaron los temblores masivos o incluso cómo se relacionan con sus contrapartes más rápidas y peligrosas. Decodificar cuándo, dónde y por qué los terremotos lentos podrían ayudarnos a comprender las zonas de fallas más peligrosas de nuestro planeta y, posiblemente, incluso ayudarnos a pronosticar terremotos y tsunamis devastadores antes de que afecten.
"Es un verdadero misterio", dice Heidi Houston, geofísica de la Universidad de Washington en Seattle. "Estudiamos terremotos regulares durante décadas y entendemos algunas cosas sobre ellos, y luego este proceso aparece y es el mismo en algunos aspectos, y muy diferente en otros aspectos".
Instalación de sensores para monitorear movimientos sutiles de la tierra. (Cortesía de Herb Dragert) Antes de fines de la década de 1990, los geocientíficos pensaban que tenían una idea de cómo se mueve y encaja el rompecabezas de placas tectónicas que cubren la superficie de la Tierra. Asumieron que cuando una losa de la corteza terrestre se desliza sobre otra, las placas se arrastran constantemente entre sí o se atascan, acumulando tensión hasta que se liberan explosivamente en un terremoto que se extiende desde la zona de falla.
Pero a partir del nuevo milenio, una serie de publicaciones científicas describieron una nueva clase de terremotos lentos recurrentes y generalizados observados en los bordes opuestos de la Cuenca del Pacífico.
El primer informe de un evento de deslizamiento lento claramente definido provino de la zona de subducción de Cascadia, que está formada por la placa de Juan de Fuca que empuja debajo de la placa de América del Norte desde el norte de California hasta la isla de Vancouver. Allí, las regiones a unas 20 millas debajo de la superficie se suavizan por las profundidades y las altas temperaturas y se deslizan suavemente una junto a la otra. Pero las porciones más superficiales y quebradizas de las placas tectónicas deslizantes se pueden pegar hasta que la región atascada se rompa en una gigantesca megathrust. Cascadia no ha desatado un terremoto gigante desde la década de 1700, pero los rumores en la comunidad sísmica sugieren que se avecina el próximo gran terremoto.
En 1999, el geofísico Herb Dragert, del Servicio Geológico de Canadá, notó que algunas estaciones de monitoreo continuo por GPS en el sur de la isla de Vancouver y la Península Olímpica se estaban comportando de manera extraña. Siete de ellos saltaron aproximadamente un cuarto de pulgada durante varias semanas en la dirección opuesta al movimiento normal del plato. Este tipo de salto hacia atrás es lo que esperarías ver en un terremoto, pero no hubo temblores detectables.
"Herb estaba muy preocupado al principio, pensó que algo andaba mal con los datos", dice Kelin Wang, científico del Servicio Geológico de Canadá que trabajó con Dragert y el geocientífico Thomas James para descifrar este rompecabezas. "Intentó todo para demostrar que estaba equivocado, y todo falló".
Eso es porque no había nada malo con los datos. El equipo pronto se dio cuenta de que estaban viendo la placa de América del Norte y la placa de Juan de Fuca deslizándose suavemente mientras los parches donde estaban pegados se descomprimieron. A 18 a 24 millas debajo de la superficie, estos parches pegados estaban por encima de la región de alta temperatura y alta presión donde las placas se deslizan suavemente, pero debajo de las partes bloqueadas y generadoras de terremotos de la zona de subducción. Y resulta que la zona intermedia pegajosa se desliza en un horario, aproximadamente cada 14 meses.
Casi al mismo tiempo, a través del Océano Pacífico, un sismólogo del Instituto Nacional de Investigación para Ciencias de la Tierra y Prevención de Desastres notó vibraciones de baja frecuencia que se extendían periódicamente de un sismómetro a un sismómetro a través de la zona de subducción Nankai Trough en el suroeste de Japón. Kazushige Obara, quien ahora está en el Instituto de Investigación de Terremotos de la Universidad de Tokio, observa que estos rumores comenzaron a 21 millas debajo de la superficie y podrían continuar durante días, pareciéndose al temblor que acompaña a las erupciones volcánicas, pero esta no era un área volcánica.
Cuando Obara y Dragert se conocieron en una conferencia, se dieron cuenta de que los eventos de deslizamiento lento que Dragert detectó por GPS y el temblor no volcánico que Obara detectó en los sismómetros podrían ser signos del mismo tipo de movimiento de placa imperceptible en las zonas de subducción.
"Me llamó la atención su tiempo de duración similar, alineaciones idénticas con el golpe de sus respectivas zonas de subducción, profundidades similares de ocurrencia", dice Dragert en un correo electrónico.
Entonces, cuando Dragert regresó a Canadá, su colega Garry Rogers, un sismólogo ahora retirado que trabajó con Dragert en el Servicio Geológico de Canadá, buscó en cajas de viejos sismogramas para tratar de identificar la forma de onda reveladora del temblor. Lo encontraron cada vez que las unidades GPS registraron un evento de deslizamiento lento.
"Los pelos estaban erguidos en la nuca", dice Rogers. "Ese fue un día muy emocionante".
Poco después, Obara hizo coincidir un desliz con el temblor que estaba viendo en Japón. Ahora, sabemos que hay diferentes tipos de terremotos lentos que pueden ocurrir con o sin temblor, a diferentes profundidades y por diferentes duraciones. Se han deslizado silenciosamente a través de las zonas de subducción de las costas de Alaska, Costa Rica, México, Nueva Zelanda e incluso a través de la interfaz de placa vertical de la falla de San Andreas, todo sin detección (a menos que sea un satélite o un sismómetro).
"Realmente no teníamos idea de que existía todo este espectro rico y familia de eventos de deslizamiento de fallas", dice Laura Wallace, geofísica de la Universidad de Texas en Austin que estudia terremotos lentos en la costa de Nueva Zelanda. “Realmente ha transformado nuestra comprensión de cómo se comportan las fallas en los límites de la placa y cómo se acomoda el movimiento de la placa. Es un gran problema ".
Nueva Zelanda y el fondo marino. La trinchera Hikurangi está justo al sur de la trinchera azul oscuro (la trinchera Kermadec) en la parte superior central de esta imagen. (Sandwell y Smith (1997), Stagpoole (2002)) Pero investigar este rico espectro de eventos de deslizamiento lento es un desafío, en parte porque son muy sutiles y en parte porque son en gran medida inaccesibles.
"Es muy difícil mirar algo que está tan profundo en la Tierra", dice Rogers. Especialmente si ese algo también está en las profundidades del mar, como los eventos de deslizamiento lento que desplazan la trinchera Hikurangi de la costa este de la Isla Norte de Nueva Zelanda hasta varias pulgadas cada pocos años.
Entonces, en 2014, Wallace se puso creativo. Lideró el despliegue de una red de medidores de presión submarina para detectar cualquier movimiento vertical del fondo marino que pudiera indicar un evento de deslizamiento lento. Ella lo cronometró a la perfección: los medidores de presión detectaron el fondo del océano debajo de ellos moviéndose hacia arriba y hacia abajo, lo que Wallace y su equipo calcularon que las placas se habían deslizado alrededor de 4 a 8 pulgadas en el transcurso de unas pocas semanas. A diferencia de los resbalones lentos que ocurren debajo de la superficie en Cascadia y Japón, estos resbalones se originaron tan poco como 2.5 a 4 millas debajo del fondo del mar, lo que significa que los terremotos lentos pueden ocurrir en profundidades y en condiciones muy diferentes a las que originalmente eran descubierto en
Además, la sección de trinchera que los medidores de presión de Wallace se resbalaron fue la misma sección que generó dos tsunamis consecutivos en 1947 que desmoronaron una cabaña, arrojaron a dos hombres en una carretera interior y de alguna manera no mataron a nadie.
"Si podemos entender esa relación entre los eventos de deslizamiento lento y los terremotos dañinos en las zonas de subducción, eventualmente podríamos usar estas cosas de manera pronosticada", dice ella.
Pero primero, tenemos que mejorar en detectarlos y monitorearlos, que es exactamente lo que Demian Saffer de la Universidad Estatal de Pensilvania está tratando de hacer. En los últimos seis años, ha trabajado con científicos en Japón y Alemania para establecer dos observatorios de pozos, básicamente, colecciones de instrumentos sellados en perforaciones profundas debajo del fondo del mar cerca de la Fosa de Nankai en el suroeste de Japón, el lugar donde Obara descubrió por primera vez el temblor. .
De estos observatorios de pozos, así como de los datos recopilados por una red de sensores del fondo marino, su equipo ha recopilado evidencia preliminar de deslizamientos lentos que coinciden con enjambres de pequeños terremotos de baja frecuencia. Saffer sospecha que estos deslizamientos lentos y lentos pueden estar liberando el estrés acumulado en el límite de la placa que de otro modo se rompería en un terremoto catastrófico.
Compara este fenómeno con un embrague deslizante que genera un poco de estrés, pero luego falla cada pocos meses o años. "Lo que estamos viendo es muy preliminar, pero estamos viendo indicios de eventos lentos bastante comunes que parecen estar aliviando el estrés en el límite de la placa, lo cual es genial", dice. Presentará estos resultados en la reunión de la Unión Geofísica Americana este otoño.
Los investigadores recuperan un conjunto de sensores submarinos que habían estado monitoreando el deslizamiento lento en la costa de Nueva Zelanda. (Cortesía de Erin Todd en la Universidad de California-Santa Cruz) Wallace, Saffer y un gran equipo internacional de científicos están planeando una expedición para 2018 para perforar la trinchera de Hikurangi para establecer observatorios similares. Y a medida que perforan giros en la corteza oceánica, planean recolectar muestras de las rocas que componen las placas tectónicas para comprender de qué se trata los minerales y los fluidos en la zona de subducción que permite que ocurra un deslizamiento lento.
"Hay muchas teorías sobre qué tipos de condiciones físicas pueden conducir a este comportamiento de deslizamiento lento", explica Wallace. Ella dice que uno de los más populares es que el exceso de líquidos dentro de la zona de falla lo debilita y permite que se deslice más fácilmente. "Pero todavía no entendemos eso", agrega.
Allá donde comenzó todo, en la zona de subducción de Cascadia, Heidi Houston de la Universidad de Washington también está trabajando para comprender los mecanismos básicos que subyacen a los terremotos lentos. "¿Qué procesos los mantienen lentos?", Dice Houston. "Ese es el misterio central de ellos".
Houston descubrió recientemente que a medida que los temblores retumban debajo de las zonas de falla, fuerzas tan mundanas como las mareas pueden fortalecerlos. Ella continúa investigando cómo la profundidad, la presión del fluido y los minerales depositados en el límite entre las placas tectónicas cambian las propiedades de los terremotos lentos.
Al igual que los otros sismólogos, geocientíficos y geofísicos que han gravitado hacia terremotos lentos desde que fueron descubiertos, la emoción de lo que sigue siendo desconocido motiva a Houston, al igual que la posibilidad de que la comprensión de los terremotos lentos algún día nos pueda dar una idea de los terremotos mortales.
"Estoy teniendo el mejor momento de mi vida estudiando este proceso", dice ella.
