El terremoto de Tohoku-Oki del 11 de marzo de 2011 fue el más grande y destructivo en la historia de Japón. Los investigadores japoneses, y sus socios noruegos, están trabajando arduamente tratando de comprender qué lo hizo tan devastador.

El terremoto masivo que sacudió a Japón el 11 de marzo de 2011 mató a más de 20, 000 personas, convirtiéndolo en uno de los desastres naturales más mortales en la historia del país. Prácticamente todas las víctimas se ahogaron en un tsunami que en algunos lugares llegó a más de 30 metros de altura.

El tsunami también paralizó la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi, provocando fusiones en tres de los seis reactores de la planta y liberando cantidades récord de radiación al océano. Los reactores eran tan inestables en un momento que el ex primer ministro, Naoto Kan, Más tarde admitió que consideraba evacuar a 50 millones de personas de la región del Gran Tokio. Finalmente, 160, 000 personas tuvieron que abandonar sus hogares debido a la radiación.

Este desastre nacional, El terremoto más grande de la historia de Japón, fue un llamado a la acción para los científicos japoneses de la tierra. Su misión:comprender exactamente qué sucedió para que este terremoto fuera tan destructivo. Para esto, se volvieron hacia JAMSTEC, la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marina-Terrestre para investigar los secretos en la Fosa Japonesa de 7000 metros de profundidad, el epicentro del temblor.

En los cinco años transcurridos desde el desastre, Los investigadores han encontrado pistas intrigantes sobre lo que hizo que el terremoto fuera tan peligroso. La experiencia petrolera noruega de trabajar en la plataforma continental noruega ahora está ayudando a descubrir nuevos detalles a medida que los científicos continúan tratando de comprender qué factores contribuyen a que un terremoto en esta región sea realmente grande. Al hacerlo, esperan poder predecir mejor la magnitud y ubicación de futuros terremotos y tsunamis.

Un revoltijo de placas tectónicas

Japón se encuentra en lo que puede ser uno de los lugares más peligrosos posibles cuando se trata de terremotos. La parte norte del país se encuentra en un trozo de la placa de América del Norte, mientras que la parte sur del país se encuentra en la placa euroasiática. En el norte, la placa del Pacífico se desliza por debajo de la placa de América del Norte, mientras que al sur, la placa euroasiática cabalga sobre la placa del mar de Filipinas. Cuando una placa se mueve en relación con otra, el movimiento puede desencadenar un terremoto y un tsunami.

El complejo revoltijo de placas tectónicas explica por qué aproximadamente 1, 500 terremotos sacuden el país cada año, y por qué alberga 40 volcanes activos, el 10 por ciento del total mundial.

Dado que Japón sufre tantos terremotos, el terremoto que sacudió al país la tarde del 11 de marzo no fue del todo inesperado. De hecho, Los investigadores predijeron que la región sufriría un terremoto de magnitud 7,5 o más durante los próximos 30 años.

Los terremotos son tan habituales en Japón que el país tiene estrictos códigos de construcción para evitar daños. La mayoría de los edificios grandes se retuercen y se balancean con el temblor de la tierra (un hombre en Tokio le dijo a la BBC que los movimientos en el rascacielos de su lugar de trabajo durante el terremoto de 2011 fueron tan fuertes que se sintió mareado) e incluso la planta nuclear de Fukushima Daiichi estaba protegida por 10- rompeolas de metro de altura.

Sin embargo, alguna combinación de factores hizo que el terremoto de Tohoku-Oki fuera más grande y con un tsunami más mortal de lo que esperaban los científicos. ¿Pero que?

"Esto es lo que queremos comprender y mitigar, "dice Shin'ichi Kuramoto, Director General del Centro de Exploración de la Tierra Profunda de JAMSTEC. "¿Por qué ocurren estos grandes terremotos?"

Un desliz realmente grande

Los investigadores de JAMSTEC se movilizaron casi inmediatamente después del desastre, y envió su buque de investigación RV Kairei de 106 metros de largo al epicentro del terremoto pocos días después de que ocurriera.

Durante un poco más de dos semanas, el barco cruzó la Fosa de Japón frente a la costa de Honshu. El propósito era crear una imagen batimétrica del fondo del mar y recopilar datos sísmicos de reflexión, lo que permite a los investigadores observar los sedimentos y las rocas debajo del lecho marino.

Un crucero posterior realizado por RV Kaiyo de JAMSTEC 7-8 meses después del terremoto recopiló imágenes sísmicas de reflexión de alta resolución adicionales en el área. Afortunadamente, los investigadores también tenían datos de un estudio similar que se había realizado en 1999 en la misma región.

Los datos les mostraron que el fondo marino hacia la tierra en el área de la zanja se deslizó hasta 50 metros horizontalmente, dijo Yasuyuki Nakamura, Líder adjunto del Grupo en el Centro de Sismología Estructural Sismológica del Centro de Terremotos y Tsunamis de JAMSTEC.

"Este fue un gran deslizamiento en el área del eje de la zanja, ", dijo." A modo de comparación, el terremoto de Kobe de 1995, que mató a más de 6000 personas y fue una magnitud de 7.3, tuvo un deslizamiento promedio de 2 metros ".

Otro terremoto de magnitud 8 en 1946 en el área de Nankai en el sur de Japón que destruyó 36, 000 viviendas tuvieron un deslizamiento máximo de 10 metros, Dijo Nakamura.

"Así que puedes ver que 50 metros es un deslizamiento muy grande, ", dijo. Eso en sí mismo explica en parte por qué la ola del tsunami fue tan grande, él dijo.

Creando imágenes usando ondas sonoras

Cuando Martin Landrø, un geofísico de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU), leyó sobre el terremoto de Japón y se enteró de que sus homólogos japoneses habían recopilado datos sísmicos antes y después del terremoto, pensó que podría ofrecer algo de ayuda.

Durante más de 20 años, Landrø ha trabajado interpretando y visualizando datos sísmicos. Las compañías petroleras y los geofísicos utilizan habitualmente este enfoque para recopilar información sobre la geología debajo del lecho marino. Landrø ha estudiado todo, desde poner en funcionamiento los datos sísmicos para descubrir nuevos depósitos de petróleo submarinos hasta visualizar lo que sucede con el CO2 inyectado en un depósito submarino, como se está haciendo ahora en el campo Sleipner en el Mar del Norte.

Funciona así:un barco navega en línea recta durante 100 kilómetros o más, y utiliza pistolas de aire comprimido para enviar una señal acústica cada 50 metros mientras el barco navega. El barco también remolca un cable largo detrás de él para registrar las señales acústicas que son reflejadas por los sedimentos y el lecho de roca debajo del fondo del mar. Indicado simplemente, los materiales más duros reflejan las señales más rápidamente que los materiales más blandos.

Los geólogos pueden crear una imagen bidimensional, una sección transversal de la geología bajo el fondo del mar, remolcando un cable largo detrás de un barco. Se puede crear una imagen tridimensional remolcando varios cables con sensores en ellos y esencialmente combinando una serie de imágenes bidimensionales en una tridimensional.

Un tipo muy especial de datos sísmicos, sin embargo, se llama 4-D, donde la cuarta dimensión es el tiempo. Aquí, Los geofísicos pueden combinar imágenes bidimensionales de diferentes períodos de tiempo, o imágenes en 3D de diferentes períodos de tiempo para ver cómo ha cambiado un área con el tiempo. Puede ser muy complejo especialmente si se han utilizado diferentes sistemas para recopilar los datos sísmicos de los dos períodos de tiempo diferentes. Pero el análisis sísmico 4-D es la experiencia especial de Landrø.

Desde los depósitos de petróleo del Mar del Norte hasta la Fosa de Japón

Landrø se puso en contacto con Shuichi Kodaira, director del Centro de Terremotos y Tsunamis de JAMSTEC, y dijo que quería ver si algunas de las técnicas que se habían utilizado para fines relacionados con el petróleo se podían utilizar para comprender los cambios de tensión relacionados con los terremotos. Kodaira estuvo de acuerdo.

Luego, solo era cuestión de obtener los datos y "reprocesarlos, "Landrø dijo, para hacer que los dos períodos de tiempo diferentes sean lo más comparables posible.

"Entonces podríamos estimar los movimientos y cambios causados ​​por el terremoto en el lecho marino y debajo del lecho marino, ", Dijo Landrø.

Después de casi un año de trabajar juntos de forma remota en los datos, Landrø y sus colegas noruegos volaron a Japón en noviembre de 2016 para reunirse con sus homólogos japoneses por primera vez. Ahora están en el proceso de redactar conjuntamente un artículo científico para su publicación, por lo que se muestra reacio a describir en detalle sus nuevos hallazgos antes de que se publiquen.

"El objetivo final aquí es comprender lo que sucedió durante el terremoto de la manera más detallada posible. El panorama general es más o menos el mismo, ", Dijo Landrø." Es más como si estuviéramos mirando detalles menores que podrían ser importantes utilizando una técnica que se ha utilizado en la industria petrolera durante muchos años. Quizás veamos algunos detalles que no se han visto antes ".

Un sistema de alerta temprana

Landrø también está interesado en un sistema que JAMSTEC ha instalado en el océano frente a la parte sur del país, llamado el sistema Dense Oceanfloor Network para terremotos y tsunamis, más comúnmente conocido como DONET.

El sistema DONET (del cual ahora hay dos) es una serie de sensores de presión conectados instalados en el fondo del océano en Nankai Trough, un área que ha sido golpeada por repetidos terremotos peligrosos, Dijo Nakamura de JAMSTEC.

El abrevadero de Nankai se encuentra donde la placa del mar de Filipinas se desliza debajo de la placa euroasiática a una velocidad de unos 4 cm por año. En general, ha habido grandes terremotos a lo largo de la vaguada cada 100 a 150 años.

DONET 1 también incluye una serie de sismómetros, medidores de inclinación e indicadores de deformación que se instalaron en un pozo a 980 metros debajo de un conocido centro de terremotos en el canal de Nankai. Los sensores del pozo y del fondo marino de arriba están conectados en una red de cables que envía observaciones en tiempo real a las estaciones de monitoreo y a los gobiernos y empresas locales.

Esencialmente, si hay un movimiento lo suficientemente grande como para causar un terremoto y un tsunami, los sensores lo informarán. Los investigadores de JAMSTEC han realizado estudios que muestran que la red DONET podría detectar un tsunami que se avecina entre 10 y 15 minutos antes que las estaciones de detección terrestres a lo largo de la costa. Esos minutos adicionales podrían significar salvar miles de vidas.

"Uno de los propósitos principales aquí es proporcionar un sistema de alerta temprana de tsunamis, ", Dijo Nakamura." Hemos estado colaborando con los gobiernos locales para establecer esto ".

Otras aplicaciones una posibilidad

Landrø dice que cree que el uso de técnicas de imágenes sísmicas 4-D también podría usarse con los datos recopilados por todos los sensores DONET.

El enfoque DONET, o alguna variación de ella, También podría ser útil en el futuro a medida que Noruega y otros países exploren el uso de depósitos de petróleo para almacenar CO2. Una de las mayores preocupaciones sobre el almacenamiento de CO2 en reservorios submarinos es monitorear el área de almacenamiento para asegurarse de que el CO2 permanezca en su lugar. Un sistema de monitoreo al estilo DONET podría ser de interés aquí, Dijo Landrø.

Landrø también dice que cree que las técnicas de imágenes sísmicas 4-D podrían usarse con los datos recopilados por todos los sensores DONET para obtener una mejor comprensión de cómo el área está cambiando con el tiempo.

DONET "son datos pasivos, escuchando la roca, ", Dijo Landrø." Pero aquí también podría utilizar algunas de las mismas técnicas que para el análisis 4-D para aprender más ".