El subsuelo de la Tierra es un lugar extremadamente activo, donde los movimientos y la fricción de las placas en las profundidades del subsuelo dan forma a nuestro paisaje y gobiernan la intensidad de los peligros en la superficie. Si bien los movimientos de la Tierra durante los terremotos y las erupciones volcánicas han sido registrados por instrumentos delicados, analizados por investigadores y restringidos por ecuaciones matemáticas, no cuentan toda la historia de los platos que se mueven bajo nuestros pies.

Durante las últimas dos décadas, El advenimiento del sistema de posicionamiento global, incluidos los receptores con sensores extremadamente sensibles que capturan milímetros de movimiento, ha hecho que los científicos sean conscientes de fenómenos similares a los terremotos que han sido difíciles de desenredar. Entre ellos se encuentran los denominados eventos de deslizamiento lento, o terremotos de movimiento lento:deslizamientos que ocurren durante semanas sin que los humanos lo sepan en la superficie.

Estos eventos de deslizamiento lento ocurren en todo el mundo y posiblemente ayuden a desencadenar terremotos más grandes. Los eventos de deslizamiento lento más grandes ocurren en las zonas de subducción, donde una placa tectónica se sumerge debajo de otra, eventualmente formando montañas y volcanes durante millones de años. Nuevas simulaciones por computadora producidas por investigadores de la Universidad de Stanford y publicadas en línea el 15 de junio en la Revista de Mecánica y Física de Sólidos puede explicar estos movimientos ocultos.

"El deslizamiento lento es un fenómeno tan intrigante. Los eventos de deslizamiento lento están tan extendidos y son tan inexplicables que son un rompecabezas que se nos plantea como científicos que todos queremos resolver. "dijo el coautor del estudio Eric Dunham, profesor asociado de geofísica en la Escuela de la Tierra de Stanford, Ciencias de la energía y el medio ambiente (Stanford Earth). "Hemos sabido sobre el deslizamiento lento durante casi 20 años y todavía no hay una gran comprensión de por qué ocurre".

Sigiloso pero fuerte

Estos eventos son especialmente difíciles de explicar debido a su naturaleza inestable pero lenta. La falla no se desliza de manera constante, sino que, deslizándose periódicamente, acelera, sin embargo, nunca alcanza el punto en el que envía ondas sísmicas lo suficientemente grandes como para que las detecten los humanos.

A pesar de su naturaleza sigilosa, los eventos de deslizamiento lento pueden acumularse. En una corriente de hielo en la Antártida los eventos de deslizamiento lento ocurren dos veces al día, duran 30 minutos y son equivalentes a terremotos de magnitud 7.0, Dijo Dunham.

Los investigadores creen que los cambios en la fricción explican la rapidez con que se desliza la roca a ambos lados de la falla. Con eso en mente, asumieron que los eventos de deslizamiento lento comenzaron como terremotos, con un tipo de fricción conocida como debilitamiento de la velocidad que hace que el deslizamiento sea fundamentalmente inestable. Pero muchos experimentos de fricción de laboratorio contradecían esa idea. En lugar de, habían descubierto que las rocas de las regiones de deslizamiento lento muestran un tipo de fricción más estable conocida como fortalecimiento de la velocidad, ampliamente pensado para producir un deslizamiento estable. Las nuevas simulaciones por computadora resolvieron esta inconsistencia al mostrar cómo el deslizamiento lento puede surgir con una fricción de fortalecimiento de la velocidad de apariencia contraria.

"Un puñado de estudios ha demostrado que hay formas de desestabilizar la fricción que refuerza la tasa. Sin embargo, hasta nuestro papel, nadie se había dado cuenta de que si simulabas estas inestabilidades, en realidad se convierten en un deslizamiento lento, no se convierten en terremotos, "según el autor principal Elias Heimisson, un candidato a doctorado en Stanford Earth. "También identificamos un nuevo mecanismo para generar inestabilidades de deslizamiento lento".

Leyes de la física

El grupo de investigación de Dunham aborda las preguntas sin respuesta sobre la Tierra al considerar todos los posibles procesos físicos que podrían estar en juego. En este caso, las fallas ocurren en rocas que están saturadas de fluido, dándoles lo que se conoce como una naturaleza poroelástica en la que los poros permiten que la roca se expanda y contraiga, que cambia la presión del fluido. El grupo tenía curiosidad sobre cómo esos cambios en la presión pueden cambiar la resistencia a la fricción en las fallas.

"En este caso, no comenzamos en este proyecto para explicar los eventos de deslizamiento lento; comenzamos porque sabíamos que las rocas tienen esta naturaleza poroelástica y queríamos ver qué consecuencias tenía, ", Dijo Dunham." Nunca pensamos que daría lugar a eventos de deslizamiento lento y nunca pensamos que desestabilizaría las fallas con este tipo de fricción ".

Con estas nuevas simulaciones que dan cuenta de la naturaleza porosa de la roca, El grupo descubrió que a medida que las rocas se aprietan y los fluidos no pueden escapar, la presión aumenta. Ese aumento de presión reduce la fricción, conduciendo a un evento de deslizamiento lento.

"La teoría es de alto nivel, ", Dijo Heimisson." Vemos estas cosas interesantes cuando se tiene en cuenta la poroelasticidad y la gente podría querer usarla de manera más amplia en modelos de ciclos sísmicos o terremotos específicos ".

Heimisson creará una simulación en 3-D basada en esta teoría como investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California.