28/08/19
Los trenes podrían ayudar a... ¿predecir un terremoto?
Un equipo internacional de científicos ha demostrado que las vibraciones del suelo creadas por el pasar de trenes pesados pueden usarse para sondear la corteza a una profundidad de varios kilómetros. Esto permite detectar cambios bruscos en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas cerca de las fallas, que están asociadas terremotos rápidos. La investigación fue publicada en Geophysical Research Letters.
La predicción confiable de terremotos sigue siendo uno de los principales problemas no resueltos de la sismología. Se han propuesto varios enfoques posibles para su solución, pero estos son difíciles de implementar o no proporcionan un pronóstico de calidad suficientemente alto.
Uno de los métodos descritos se basa en un salto en la velocidad de las ondas sísmicas cerca de una fractura de la corteza, ya que los experimentos de laboratorio predicen este comportamiento en caso de un terremoto inminente. Teóricamente, esto permite encontrar áreas peligrosas con anticipación, pero en realidad esto requiere un trabajo constante de fuentes poderosas de disturbios sísmicos, lo cual es casi imposible de implementar debido al costo extremadamente alto.
Trenes para sondear la tierra
Ahora, los investigadores de Francia, Bélgica y Estados Unidos bajo la guía de Florent Brenguier de la Universidad de Grenoble-Alps describieron la posibilidad de utilizar las vibraciones creadas por los trenes para sondear la corteza terrestre.
Los investigadores saben desde hace tiempo que los trenes de carga pesados generan ruido sísmico, pero hasta hace poco se creía que solo podía penetrar pequeñas distancias hacia el interior. En 2018, sin embargo, apareció un artículo que describía el registro exitoso de vibraciones terrestres inducidas por trenes a decenas de kilómetros. Potencialmente, esto permite usar el ruido del tren como fuente en el método de interferencia sísmica.
Este método de procesamiento de datos utiliza perturbaciones generadas por una fuente extendida, registrada por dos detectores separados. Como resultado, uno puede descubrir las propiedades de la corteza terrestre, como si las fuentes de perturbaciones estuvieran en lugar de los receptores.
Anteriormente, usando interferencia sísmica, había sido posible restaurar solo el componente de baja frecuencia de las oscilaciones (de 0.1 a 1 hertz), pero la separación de la señal del tren del ruido se puede usar para determinar la parte de alta frecuencia, la cual es más sensible a la velocidad de propagación.
Esquema del sistema. Dos detectores (triángulos rojos) registran las vibraciones del tren (a la derecha), lo que le permite restaurar las propiedades de la corteza entre los receptores y, en particular, determinar el salto en la velocidad de las ondas en la falla regional.
Brenguier et al. / Geophysical Research Letters, 2019
Como sitio de prueba, los autores del nuevo trabajo utilizaron el área cerca de la falla de San Jacinto en California. Según los científicos, el paso de 25 trenes de carga pesados por día es equivalente en sentido energético a un terremoto de magnitud 2.2, el cual es suficiente para restaurar la señal de ondas de compresión (ondas P) que sondean la corteza a cuatro kilómetros de profundidad.
Esto cubre la región superior de la actividad sísmica, donde nacen muchos terremotos. Sin embargo, se puede detectar un cambio del 1% en la velocidad en toda la distancia entre los detectores con una precisión de no menos de 0.05 segundos, es decir, un cuarto del período para ondas con una frecuencia de 5 hertzios. Por lo tanto, el trabajo exitoso requiere equipos de alta calidad.
¿Podrán usarse autos?
Los investigadores ampliarán significativamente el área de cobertura de los detectores, ya que California tiene una red ferroviaria bastante extensa. Las estimaciones de los autores muestran que dicho sistema puede implementarse al menos en casi todo el territorio del sistema de fallas de San Andreas.
Adicionalmente, también podría ser posible utilizar el ruido de camiones y automóviles, lo que aumentará radicalmente el área adecuada para el monitoreo. Aunque esto requiere equipos mucho más sensibles.
Anteriormente, los geólogos usaron aprendizaje automático para ver la naturaleza cíclica de los terremotos a partir del trabajo de las estaciones geotérmicas. Recientemente también ha aparecido nueva evidencia de que la actividad geológica en la luna continúa hasta nuestros días. (N+1, ciencia que suma)