Todos los años, Los terremotos en todo el mundo se cobran cientos o incluso miles de vidas. La advertencia permite que las personas se dirijan hacia la seguridad y en cuestión de segundos podría marcar la diferencia entre la vida y la muerte. Los investigadores de UTokyo han demostrado un nuevo método de detección de terremotos:su técnica explota señales gravitacionales reveladoras sutiles que viajan por delante de los temblores. La investigación futura podría impulsar los sistemas de alerta temprana.

El impacto del terremoto de Tohoku de 2011 en el este de Japón todavía resuena para muchos. Causó una devastación inimaginable, pero también generó grandes cantidades de datos sísmicos y de otro tipo. Años después, los investigadores aún extraen estos datos para mejorar los modelos y encontrar formas novedosas de usarlos, que podría ayudar a las personas en el futuro. Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación de Terremotos (ERI) de la Universidad de Tokio encontró algo en estos datos que podría hacer avanzar la investigación de predicción de terremotos y, algún día, incluso salvar vidas.

Todo comenzó cuando el profesor asociado de ERI, Shingo Watada, leyó un interesante artículo de física sobre un tema no relacionado escrito por J. Harms del Istituto Nazionale di Fisica Nucleare en Italia. El documento sugiere que los gravímetros, sensores que miden la fuerza de la gravedad local, podrían teóricamente detectar terremotos.

"Esto me hizo pensar, ", dijo Watada." Si tenemos suficientes datos sísmicos y gravitacionales del momento y el lugar en que ocurre un gran terremoto, podríamos aprender a detectar terremotos con gravímetros y sismómetros. Esta podría ser una herramienta importante para la investigación futura de fenómenos sísmicos ".

La idea funciona así:los terremotos ocurren cuando un punto a lo largo del borde de una placa tectónica que comprende la superficie de la Tierra hace un movimiento repentino. Esto genera ondas sísmicas que irradian desde ese punto a una velocidad de seis a ocho kilómetros por segundo. Estas ondas transmiten energía a través de la Tierra y alteran rápidamente la densidad del material subterráneo por el que pasan. El material denso imparte una atracción gravitacional ligeramente mayor que el material menos denso. A medida que la gravedad se propaga a la velocidad de la luz, los gravímetros sensibles pueden captar estos cambios de densidad antes de la llegada de las ondas sísmicas.

"Esta es la primera vez que alguien muestra señales de terremoto definitivas con este método. Otros han investigado la idea, aún no se han encontrado señales fiables, ", dijo Masaya Kimura, posgrado de ERI." Nuestro enfoque es único, mientras examinamos una gama más amplia de sensores activos durante el terremoto de 2011. Y utilizamos métodos de procesamiento especiales para aislar las señales gravitacionales silenciosas de los datos ruidosos ".

Japón es muy sísmicamente activo, por lo que no es de extrañar que existan extensas redes de instrumentos sísmicos en tierra y mar en la región. Los investigadores utilizaron una variedad de datos sísmicos de estos, así como gravímetros superconductores (SG) en Kamioka, Prefectura de Gifu, y Matsushiro, Prefectura de Nagano, en el centro de Japón.

El análisis de señal que realizaron fue extremadamente confiable y calificó lo que los científicos denominan una precisión de 7 sigma, lo que significa que solo hay una posibilidad en un billón de que el resultado sea incorrecto. Los investigadores dicen que esto prueba el concepto y será útil en la calibración de futuros instrumentos construidos específicamente para detectar terremotos. El profesor asociado Masaki Ando del Departamento de Física inventó un nuevo tipo de gravímetro, la antena de barra de torsión (TOBA), que pretende ser el primer instrumento de este tipo.

"Los SG y los sismómetros no son ideales, a medida que los sensores dentro de ellos se mueven junto con el instrumento, que casi cancela las señales sutiles de los terremotos, ", explicó el profesor asociado de ERI Nobuki Kame." Esto se conoce como un ascensor de Einstein, o el principio de equivalencia. Sin embargo, el TOBA superará este problema. Detecta cambios en el gradiente de gravedad a pesar del movimiento. Originalmente fue diseñado para detectar ondas gravitacionales del Big Bang, como 'terremotos' en el espacio, pero nuestro propósito es más realista ".

El equipo sueña con una red de TOBA distribuida en regiones sísmicamente activas, un sistema de alerta temprana que podría alertar a las personas 10 segundos antes de que lleguen las primeras olas que sacuden el suelo desde un epicentro a 100 kilómetros de distancia. Muchas muertes por terremotos ocurren cuando las personas son sorprendidas dentro de los edificios que se derrumban sobre ellas. Imagínese la diferencia que podrían hacer 10 segundos. Esto llevará tiempo pero los investigadores perfeccionan continuamente los modelos para mejorar la precisión del método para su eventual uso en el campo.