A diferencia de un verdadero sólido, el suelo sobre el que nos encontramos generalmente está formado por gránulos como granos de arena o trozos de roca. En las profundidades de la corteza terrestre, lo mismo se aplica a las fallas donde se encuentran dos placas tectónicas. Este tipo de materiales granulares desordenados nunca son completamente estables. Y cuando fallan, puede tener efectos catastróficos para nosotros, que vivimos en la superficie de la Tierra.

El problema es que no es fácil predecir o controlar cuándo exactamente las fuerzas de fricción que resisten un deslizamiento de tierra o un terremoto dejarán de ser suficientes para mantener el suelo en su lugar. Afortunadamente, la física funciona exactamente igual en sistemas más pequeños que puedes estudiar en el laboratorio. Para reproducir un terremoto, los físicos Kasra Farain y Daniel Bonn de la Universidad de Amsterdam utilizaron una capa de 1 mm de espesor de pequeñas esferas, cada una del ancho de un cabello humano.

Su configuración experimental les permitió realizar un seguimiento preciso de la respuesta de los gránulos a fuerzas externas. Para simular las fuerzas que estarían presentes en una ladera empinada de una montaña o en una falla tectónica, presionaron un disco en la superficie y lo hicieron girar lentamente con una velocidad constante. Posteriormente, al hacer rebotar una pelota junto al dispositivo experimental, lo que provocó una pequeña onda sísmica, vieron cómo todos los gránulos se desplazaban rápidamente en respuesta:habían provocado un terremoto en miniatura.

"Hemos descubierto que una perturbación muy pequeña, una pequeña onda sísmica, es capaz de provocar que un material granular se reestructure completamente", explica Farain. Un examen más detenido reveló que, durante un breve momento, los gránulos se comportan como un líquido en lugar de un sólido. Una vez pasada la onda desencadenante, la fricción vuelve a tomar el control y los gránulos se atascan nuevamente, en una nueva configuración.

Lo mismo ocurre en eventos sísmicos reales. "Los terremotos y los fenómenos tectónicos siguen leyes invariantes de escala, por lo que los hallazgos de nuestra configuración de fricción a escala de laboratorio son relevantes para comprender la activación remota de terremotos por ondas sísmicas en fallas de escala mucho mayor en la corteza terrestre", dice Farain.

En su artículo, publicado en la revista Science Advances , los investigadores muestran que el modelo matemático que dedujeron de sus experimentos explica cuantitativamente cómo el terremoto de Landers de 1992 en el sur de California desencadenó de forma remota un segundo terremoto, 415 km al norte. Además, muestran que su modelo describe con precisión el aumento de la presión del fluido observado en la zona de subducción de Nankai, cerca de Japón, después de una serie de pequeños terremotos en 2003.

Inspirado en una mesa temblorosa

Curiosamente, todo este proyecto de investigación podría no haber llegado a buen término si no fuera por los colegas de Farain. "Inicialmente, mi configuración experimental estaba simplemente en una mesa normal, sin todo el elegante aislamiento de vibración necesario para mediciones precisas. Muy pronto, me di cuenta de que cosas simples como que alguien pasara por allí o que se cerrara una puerta podrían afectar el experimento. Debo haber sido un molesta un poco a mis compañeros, siempre pidiendo pasos más silenciosos o cierres de puertas más suaves."

Inspirado por cómo los movimientos de sus colegas alteraban su configuración, Farain comenzó a investigar la física en funcionamiento. "Después de un tiempo, actualicé a una mesa óptica adecuada para la configuración, y la gente podía saltar o hacer lo que quisiera sin interrumpir mi trabajo. Pero, fiel a mis tendencias problemáticas, ese no fue el final. Un poco mientras que después volví al laboratorio con un altavoz para generar ruido y ver los efectos de las perturbaciones controladas."