Observación y origen de la señal de elastogravedad que precede a las ondas sísmicas directas. El mapa muestra la ubicación de los sismómetros (triángulos) que detectan las señales rápidas justo después del comienzo del terremoto de Tohoku (Japón, 11 de marzo de 2011, magnitud 9.1), indicado por la estrella negra. Nos centramos aquí en una de las estaciones (MDJ), ubicado en el noreste de China, A 1280 km del terremoto de Tohoku. A tales distancias, Las ondas sísmicas directas llegan aproximadamente 165 s después del inicio del terremoto, como se muestra en el recuadro que reproduce el sismograma vertical MDJ. Sin embargo, una limpieza, aunque sea mucho más débil, La señal de aceleración es detectada por el sismómetro antes de la llegada de las ondas directas. El origen de dicha señal puede entenderse considerando un tiempo después del inicio del terremoto pero antes de la llegada de las ondas sísmicas directas. Por ejemplo, unos 55 s después del tiempo de origen, las ondas directas se han propagado dentro del volumen mostrado por el área gris, pero todavía están lejos de llegar a la estación MDJ. Sin embargo, dentro de este volumen, Las ondas sísmicas han causado compresiones y dilataciones del medio (como se indica más adelante en la sección transversal inferior). y la contribución global de todos esos elementos cuya masa ha cambiado da lugar a una perturbación de la gravedad, detectado inmediatamente por el sismómetro (efecto directo). El campo gravitacional también se modifica en todas partes de la Tierra, y cada uno de los elementos afectados por estas perturbaciones es una fuente secundaria de ondas sísmicas (efecto inducido). En el volumen verde alrededor del sismómetro, este campo de ondas sísmicas secundario llega antes que las ondas directas. Por lo tanto, el sismómetro registra una señal de elastogravedad rápida, debido a los efectos directos e inducidos de las perturbaciones gravitacionales. Crédito:IPGP, 2017
Después de un terremoto hay una perturbación gravitacional instantánea que podría registrarse antes de las ondas sísmicas que los sismólogos pueden detectar. En un estudio publicado en Ciencias el 1 de diciembre 2017, un equipo formado por investigadores del CNRS, IPGP, la Université Paris Diderot y Caltech ha logrado observar estas señales débiles relacionadas con la gravedad y comprender de dónde provienen. Debido a que son sensibles a la magnitud de los terremotos, estas señales pueden jugar un papel importante en la identificación temprana de la ocurrencia de un gran terremoto.
Este trabajo surgió de la interacción entre sismólogos que querían comprender mejor los terremotos y físicos que estaban desarrollando mediciones de gravedad finas con el fin de detectar ondas gravitacionales. Los terremotos cambian brutalmente el equilibrio de fuerzas en la Tierra y emiten ondas sísmicas cuyas consecuencias pueden ser devastadoras. Pero estas mismas ondas también perturban el campo de gravedad de la Tierra, que produce una señal diferente. Esto es particularmente interesante con vistas a la cuantificación rápida de temblores, porque se mueve a la velocidad de la luz, a diferencia de las ondas de temblor, que se propagan a velocidades de entre tres y 10 km / s. Por lo tanto, los sismómetros en una estación ubicada a 1000 km del epicentro pueden detectar potencialmente esta señal más de dos minutos antes de que lleguen las ondas sísmicas.
El trabajo que aquí se presenta sigue a un 2016 (J.-P. Montagner et al., Nat. Comun . 7, 13349 (2016)) que demostró esta señal por primera vez. Primero, los científicos observaron estas señales en los datos de unos 10 sismómetros ubicados entre 500 y 3000 km del epicentro del terremoto de Japón de 2011 (magnitud 9,1). De sus observaciones, Luego, los investigadores demostraron que estas señales se debían a dos efectos. El primero es el cambio de gravedad que ocurre en la ubicación del sismómetro, que cambia la posición de equilibrio de la masa del instrumento. El segundo efecto, que es indirecta, se debe al cambio de gravedad en todas partes de la Tierra, lo que perturba el equilibrio de las fuerzas y produce nuevas ondas sísmicas que llegarán al sismómetro.
Teniendo en cuenta estos dos efectos, los investigadores han demostrado que esta señal relacionada con la gravedad es muy sensible a la magnitud del terremoto, lo que lo convierte en un buen candidato para cuantificar rápidamente la magnitud de terremotos fuertes. El desafío futuro es explotar esta señal para magnitudes por debajo de aproximadamente ocho a 8.5, porque por debajo de este umbral, la señal es demasiado débil en relación con el ruido sísmico emitido naturalmente por la Tierra, y disociarlo de este ruido es complicado. Entonces, los investigadores planean probar varias tecnologías, incluidos algunos inspirados en instrumentos desarrollados para detectar ondas gravitacionales.
