Es un tropo común en las películas de desastres:un terremoto golpea, provocando que el suelo se rompa y se trague personas y coches enteros. La tierra enorme podría ser un drama cinematográfico, pero los científicos del terremoto han sostenido durante mucho tiempo que no sucede.

Excepto, puede, según una nueva investigación experimental de Caltech.

La obra, apareciendo en la revista Naturaleza el 1 de mayo muestra cómo la tierra puede abrirse y luego volver a cerrarse rápidamente durante los terremotos a lo largo de las fallas de empuje.

Las fallas de empuje han sido el sitio de algunos de los terremotos más grandes del mundo, como el terremoto de Tohoku de 2011 frente a la costa de Japón, que dañó la central nuclear de Fukushima. Ocurren en áreas débiles de la corteza terrestre donde una losa de roca se comprime contra otra, deslizándose hacia arriba y sobre él durante un terremoto.

Un equipo de ingenieros y científicos de Caltech y École normale supérieure (ENS) en París ha descubierto que las rupturas rápidas que se propagan hacia la superficie de la tierra a lo largo de una falla de empuje pueden hacer que un lado de una falla se tuerza y ​​se separe del otro. abriendo un espacio de hasta unos pocos metros que luego se cierra de golpe.

Los terremotos de falla de empuje generalmente ocurren cuando dos losas de roca se presionan una contra la otra, y la presión supera la fricción que los mantiene en su lugar. Durante mucho tiempo se ha asumido que, a poca profundidad, las placas se deslizarían una contra la otra durante una distancia corta, sin abrir.

Sin embargo, Los investigadores que investigaron el terremoto de Tohoku encontraron que la falla no solo se deslizó a poca profundidad, lo hizo hasta 50 metros en algunos lugares. Ese gran movimiento que ocurrió cerca de la costa, desencadenó un tsunami que causó daños a las instalaciones a lo largo de la costa de Japón, incluso en la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi.

En el artículo de Nature, el equipo plantea la hipótesis de que la ruptura del terremoto de Tohoku se propagó por la falla y, una vez que se acercó a la superficie, provocó que una losa de roca se separara de otra, abriendo un espacio y eliminando momentáneamente cualquier fricción entre las dos paredes. Esto permitió que la falla se deslizara 50 metros.

Se suponía que esa apertura de la falla era imposible.

"En realidad, esto está integrado en la mayoría de los modelos informáticos de terremotos en este momento. Los modelos se han programado de una manera que dicta que las paredes de la falla no pueden separarse unas de otras, "dice Ares Rosakis, Theodore von Kármán Profesor de Aeronáutica e Ingeniería Mecánica en Caltech y uno de los autores principales del artículo de Nature. "Los hallazgos demuestran el valor de la experimentación y la observación. Los modelos informáticos solo pueden ser tan realistas como les permitan ser sus supuestos incorporados".

El equipo internacional descubrió el fenómeno de torsión simulando un terremoto en una instalación de Caltech que se ha denominado extraoficialmente el "Túnel de viento sismológico". La instalación comenzó como una colaboración entre Rosakis, un ingeniero que estudia cómo fallan los materiales, y Hiroo Kanamori, un sismólogo que explora la física de los terremotos y coautor del estudio Nature. "El entorno de investigación de Caltech nos ayudó mucho a tener una estrecha colaboración entre diferentes disciplinas científicas, "Kanamori dijo." Los sismólogos nos hemos beneficiado mucho de la colaboración con el grupo del profesor Rosakis, porque a menudo es muy difícil realizar experimentos para probar nuestras ideas en sismología ".

En la instalación, Los investigadores utilizan diagnósticos ópticos avanzados de alta velocidad para estudiar cómo ocurren las rupturas sísmicas. Para simular un terremoto de falla de empuje en el laboratorio, Los investigadores primero cortaron por la mitad un bloque de plástico transparente que tiene propiedades mecánicas similares a las de la roca. Luego volvieron a juntar las piezas rotas bajo presión, simulando la carga tectónica de una falla. Próximo, colocan un pequeño fusible de alambre de níquel-cromo en el lugar donde quieren que esté el epicentro del terremoto. Cuando encendieron la mecha, la fricción en la ubicación del fusible se reduce, permitiendo que una ruptura muy rápida se propague hasta la falla en miniatura. El material es fotoelástico, lo que significa que muestra visualmente, a través de la interferencia de la luz mientras viaja en el material transparente, la propagación de las ondas de tensión. El terremoto simulado se registra utilizando cámaras de alta velocidad y el movimiento resultante es capturado por velocímetros láser (sensores de velocidad de partículas).

"Este es un gran ejemplo de colaboración entre sismólogos, tectonistas e ingenieros. Y no para poner un punto demasiado fino, Colaboración entre Estados Unidos y Francia, "dice Harsha Bhat, coautor del artículo y científico investigador en ENS. Bhat fue anteriormente un investigador postdoctoral en Caltech.

El equipo se sorprendió al ver eso, cuando la ruptura golpeó la superficie, la falla se abrió y luego se cerró de golpe. Las simulaciones por computadora posteriores, con modelos que se modificaron para eliminar las reglas artificiales contra la apertura de la falla, confirmaron lo que el equipo observó experimentalmente:una losa puede separarse violentamente de la otra. Esto puede suceder tanto en tierra como en fallas de empuje submarinas, lo que significa que este mecanismo tiene el potencial de cambiar nuestra comprensión de cómo se generan los tsunamis.

El artículo se titula "Evidencia experimental de que las rupturas de un terremoto de empuje podrían abrir fallas".