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    Cómo los terremotos deforman la gravedad

    Distribución espacial de la intensidad de la señal PEGS durante el terremoto de Tohoku en 2011, poco antes de la llegada de la onda sísmica primaria. Crédito:Cartas de ciencia planetaria y terrestre, Vol. 536, Zhang y col. 2020, "Señales rápidas de elasto-gravedad (PEGS) y su uso potencial en la sismología moderna", sciencedirect.com/journal/earth-and-planetary-science-letters, con permiso de Elsevier

    Rayo:uno, dos, tres y truenos. Por siglos, la gente ha estimado la distancia de una tormenta a partir del tiempo entre un rayo y un trueno. Cuanto mayor sea el intervalo de tiempo entre las dos señales, cuanto más lejos esté el observador de la ubicación del rayo. Esto se debe a que los rayos se propagan a la velocidad de la luz casi sin demora, mientras que el trueno se propaga a una velocidad mucho más lenta del sonido de alrededor de 340 metros por segundo.

    Los terremotos también envían señales que se propagan a la velocidad de la luz (300, 000 kilómetros por segundo) y se puede registrar mucho antes de las ondas sísmicas relativamente lentas (unos 8 kilómetros por segundo). Sin embargo, las señales que viajan a la velocidad de la luz no son relámpagos, pero cambios repentinos en la gravedad causados ​​por un cambio en la masa interna de la Tierra. Solo recientemente, estas llamadas señales PEGS (PEGS =señales de elastogravedad inmediata) se detectaron mediante mediciones sísmicas. Con la ayuda de estas señales, podría ser posible detectar un terremoto muy temprano antes de la llegada del terremoto destructivo o las olas del tsunami.

    Sin embargo, el efecto gravitacional de este fenómeno es muy pequeño. Asciende a menos de una mil millonésima parte de la gravedad terrestre. Por lo tanto, Las señales PEGS solo se pueden registrar para los terremotos más fuertes. Además, el proceso de su generación es complejo:no solo se generan directamente en el origen del terremoto, pero también continuamente a medida que las ondas del terremoto se propagan por el interior de la tierra.

    Hasta ahora, No ha habido un método directo y exacto para simular de manera confiable la generación de señales PEGS en la computadora. El algoritmo propuesto ahora por los investigadores de GFZ alrededor de Rongjiang Wang puede calcular señales PEGS con alta precisión y sin mucho esfuerzo por primera vez. Los investigadores también pudieron demostrar que las señales permiten sacar conclusiones sobre la fuerza, duración y mecanismo de terremotos muy grandes. El estudio fue publicado en la revista Cartas de ciencia terrestre y planetaria .

    Un terremoto desplaza abruptamente las losas de roca en el interior de la tierra, y así cambia la distribución de masa en la tierra. En fuertes terremotos este desplazamiento puede ascender a varios metros. "Dado que la gravedad que se puede medir localmente depende de la distribución de masa en las proximidades del punto de medición, cada terremoto genera un pequeño pero inmediato cambio de gravedad, "dice Rongjiang Wang, coordinador científico del nuevo estudio.

    Sin embargo, cada terremoto también genera ondas en la tierra misma, lo que a su vez cambia la densidad de las rocas y por lo tanto la gravitación un poco durante un corto período de tiempo, la gravedad de la tierra oscila hasta cierto punto en sincronía con el terremoto. Es más, esta gravedad oscilante produce un efecto de fuerza a corto plazo sobre la roca, que a su vez desencadena ondas sísmicas secundarias. Algunas de estas ondas sísmicas secundarias desencadenadas gravitacionalmente se pueden observar incluso antes de la llegada de las ondas sísmicas primarias.

    "Nos enfrentamos al problema de integrar estas interacciones múltiples para hacer estimaciones y predicciones más precisas sobre la fuerza de las señales, "dice Torsten Dahm, jefe de la sección de Física de Terremotos y Volcanes en GFZ. "Rongjiang Wang tuvo la ingeniosa idea de adaptar un algoritmo que habíamos desarrollado anteriormente al problema de PEGS, y lo logró".

    "Aplicamos por primera vez nuestro nuevo algoritmo al terremoto de Tohoku frente a Japón en 2011, que también fue la causa del tsunami de Fukushima, "dice Sebastian Heimann, desarrollador de programas y analista de datos en GFZ. "Allí, las mediciones sobre la fuerza de la señal PEGS ya estaban disponibles. La consistencia fue perfecta. Esto nos dio certeza para la predicción de otros terremotos y el potencial de las señales para nuevas aplicaciones ".

    En el futuro, mediante la evaluación de los cambios en la gravedad a muchos cientos de kilómetros del epicentro de un terremoto frente a la costa, este método podría usarse para determinar, incluso durante el terremoto en sí, si se trata de un fuerte terremoto que podría desencadenar un tsunami, según los investigadores. "Sin embargo, aún queda un largo camino por recorrer, ", dice Rongjiang Wang." Los instrumentos de medición actuales aún no son lo suficientemente sensibles, y las señales de interferencia inducidas por el medio ambiente son demasiado grandes para que las señales PEGS se integren directamente en un sistema de alerta temprana de tsunamis que funcione ".


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