Las vibraciones viajan a través de nuestro planeta en ondas, como acordes que resuenan en una guitarra rasgueada. Terremotos, los volcanes y el bullicio de la actividad humana excitan algunas de estas ondas sísmicas. Muchos más reverberan por las tormentas oceánicas impulsadas por el viento.

Mientras las tormentas agitan los mares del mundo, Las olas azotadas por el viento en la superficie interactúan de una manera única que produce golpes de presión como pistones en el fondo marino, generando una corriente de débiles temblores que ondulan a través de la Tierra hacia todos los rincones del globo.

"Hay una huella de esos tres sistemas terrestres en estos datos sísmicos ambientales:atmósfera, Las capas exteriores rocosas de la Tierra y el océano, "dijo la geofísica de la Universidad de Stanford Lucia Gualtieri, autor principal de un artículo en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias que ayuda a resolver un enigma de décadas sobre la física de las ondas sísmicas relacionadas con las tormentas oceánicas.

Conocidos como microsismos secundarios, las pequeñas ondas sísmicas excitadas por los retumbantes océanos son tan omnipresentes y caóticas que los sismólogos han dejado de lado los datos durante mucho tiempo. "Cuando grabas estas ondas, el registro sísmico parece ruido aleatorio porque hay muchas fuentes, uno cerca del otro a través del área extendida de una tormenta. Todos actúan al mismo tiempo y los campos de ondas resultantes interfieren entre sí, "Dijo Gualtieri." Quieres simplemente descartarlo ".

Sin embargo, durante los últimos 15 años, los investigadores han encontrado una manera de extraer significado de estos datos ruidosos. Al analizar la rapidez con que los pares de ondas viajan de una estación sísmica a otra, han comenzado a obtener conocimientos sobre los materiales por los que se mueven. "Usamos ondas sísmicas como rayos X en imágenes médicas para escanear la Tierra, "dijo Gualtieri, quien es profesor asistente de geofísica en la Escuela de la Tierra de Stanford, Energía y Ciencias Ambientales (Stanford Earth).

Amo las olas del fondo del océano

A diferencia de una sola ola del océano que rueda por la superficie, que muere antes de llegar a las profundidades del mar, las interacciones caóticas de las ondas que viajan en direcciones opuestas durante una tormenta pueden crear un movimiento oscilante hacia arriba y hacia abajo en la superficie que pulsa hasta la Tierra sólida que se encuentra debajo. Las vibraciones conocidas como ondas de Rayleigh luego viajan hacia afuera desde el pulso, moviendo el suelo hacia arriba y hacia abajo a medida que avanzan.

Por décadas, Los científicos han entendido el componente vertical de los microsismos de tormenta oceánica, donde dominan las ondas de Rayleigh. Pero hay otro conjunto de vibraciones registradas durante las tormentas oceánicas que son inexplicables en las teorías aceptadas sobre cómo los mares tormentosos generan movimientos en la Tierra sólida. Estas vibraciones llamado Ondas de amor en honor a su descubridor del siglo XX, empujan partículas de roca subterráneas de lado a lado, perpendiculares a su camino hacia adelante, como una serpiente deslizándose. "Estas olas no deberían estar ahí en absoluto, "Dijo Gualtieri." No sabíamos de dónde venían ".

Los científicos han presentado dos explicaciones plausibles. Una idea es que cuando la fuerza vertical que bombea hacia abajo por la colisión de las olas del océano se encuentra con una pendiente en el fondo marino, divide y forma los dos tipos diferentes de ondas superficiales:Rayleigh y Love. "En ese caso, la fuente de las ondas de Amor estaría muy cerca de la fuente de las ondas de Rayleigh, si no es la misma ubicación, "Dijo Gualtieri.

Pero la investigación de Gualtieri, en coautoría con geocientíficos de la Universidad de Princeton, encuentra que las pendientes y pendientes del lecho marino no son lo suficientemente empinadas como para generar la fuerte fuerza horizontal necesaria para producir las ondas Love captadas por registradores sísmicos. Sus resultados, publicado el 9 de noviembre de apoyar una teoría alternativa, en el que las ondas de Amor se originan dentro de la Tierra misma. Resulta que cuando los mares azotados por el viento reducen la presión hacia el fondo marino, la estructura de retazos de la Tierra sólida debajo responde con un zumbido propio.

"Entendemos cómo los terremotos crean ondas de amor, pero nunca hemos descubierto exactamente cómo las crean las olas del océano, "dijo el experto en ruido sísmico ambiental Keith Koper, profesor de geología y geofísica y director de estaciones de sismógrafos en la Universidad de Utah, que no participó en el estudio. "Esto es un poco vergonzoso porque las olas Love generadas por el océano se han observado durante más de 50 años". El periódico dirigido por Gualtieri, él dijo, "proporciona evidencia concluyente" de cómo las olas del océano generan este tipo particular de vibración en la Tierra.

Simulando la Tierra

Usando la supercomputadora Summit en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, los investigadores simularon las complejas interacciones que ocurren entre tormentas, las olas del océano y la Tierra sólida durante períodos de tres horas. Preciso hasta cuatro segundos, cada simulación incluyó 230, 400 fuentes de presión repartidas por todo el mundo. "Estamos usando la computadora como laboratorio, para permitir que las ondas sísmicas se propaguen a partir de fuentes realistas en todos los océanos del mundo basándose en la física conocida sobre cómo y dónde se generan las ondas sísmicas por las tormentas oceánicas, así como cómo se mueven por la Tierra, "Dijo Gualtieri.

Una versión del modelo de la Tierra representaba al planeta como un mundo estratificado simplista, donde las propiedades varían solo con la profundidad, como un pastel de capas. El otro, Un modelo más realista capturó más de la variación tridimensional en su terreno subterráneo, como una galleta con chispas de chocolate. Para cada versión, los investigadores activaron y desactivaron los datos de profundidad submarina para probar si las características del fondo marino, como cañones, barrancos y montañas, a diferencia de la estructura más profunda, podrían producir ondas de Amor.

Los resultados muestran que las ondas de amor se generan mal en la capa similar a un pastel, Tierra unidimensional. Dados unos 30 minutos y un océano retumbante, sin embargo, Las ondas de amor emanaron de debajo del lecho marino en el modelo tridimensional. Cuando las ondas de Rayleigh y otras ondas sísmicas generadas por tormentas oceánicas encuentran zonas más calientes o más frías y diferentes materiales en su viaje lateral a través de la Tierra, el estudio sugiere que su energía se dispersa y reenfoca. En el proceso, una parte del campo de ondas se convierte en ondas Love. "Si aplica esas fuentes de presión de las olas del océano que interfieren y espera, la Tierra te dará todo el campo de ondas, "Dijo Gualtieri." Es la Tierra misma la que generará las ondas de Amor ".

Según Gualtieri, Una mejor comprensión de cómo surgen y se propagan estas vibraciones a través de la Tierra podría ayudar a llenar los vacíos en el conocimiento no solo del interior de nuestro planeta, sino también de su clima cambiante. Las grabaciones sísmicas analógicas se remontan a antes de la era de los satélites, y se han registrado datos digitales de alta calidad durante varias décadas.

"Esta base de datos contiene información sobre procesos ambientales, y está prácticamente sin explotar, " ella dijo.