martes, 2 de marzo de 2010

¡Ay, subsuelo, no te azotes!


Desde hace unos 40 años los geofísicos aceptan que la capa exterior de la Tierra, llamada corteza, es una especie de mosaico formado por placas que cubren el planeta como piezas de rompecabezas. Las placas tectónicas, como se les llama, son rígidas y tienen un espesor de entre 50 y 100 kilómetros. El rompecabezas tectónico descansa sobre una capa de material rocoso semifundido llamada manto, que llega hasta unos 3000 kilómetros de profundidad. El material de la parte más profunda del manto se calienta y tiende a subir a las capas superiores. Cuando sube se enfría y tiende a baja. Así se generan en el manto corrientes de convección, como en una sopa que hierve. Pero el material del manto se desplaza a la velocidad a la que crecen las uñas. La actividad del manto pone en movimiento a las placas tectónicas. En sus desplazamientos de unos cuantos metros por siglo, éstas chocan, se separan, se hunden unas bajo otras o se deslizan unas junto a otras con tremenda fricción. La teoría de tectónica de placas explica en términos de las interacciones de las placas muchos fenómenos geológicos que antes se creían independientes: la formación de montañas, el vulcanismo, la expansión del lecho oceánico, las cadenas de montañas (o dorsales) oceánicas y los terremotos, entre otros.

Hay unas 15 placas tectónicas de distintos tamaños, aunque el número es difícil de precisar porque también hay “microplacas”. La placa de Cocos es una laja pequeña de lecho oceánico que se encuentra prensada entre dos placas enormes, la del Pacífico y la de Norteamérica, sobre la que se encuentra una buena parte de México. La placa de Cocos se sitúa frente a las costas de Michoacán, Guerrero, Oaxaca y Chiapas (y baja hasta Centroamérica). Su borde oriental se está hundiendo bajo la placa de Norteamérica a razón de siete centímetros por año. Pero la subducción no es gradual y suave. Debido a la fricción entre las dos placas de roca (el material se comporta aproximadamente como el vidrio) el hundimiento se produce por tirones de unos metros por vez.

Prueba este experimento: apoya una mano en una mesa de madera y aprieta hacia abajo (¡es importante que la mano esté un poco húmeda de sudor!); sin dejar de apretar contra la mesa empuja hacia delante. Al principio la mano no se mueve debido a la fricción. Cuando se acumula suficiente fuerza, la mano se desliza bruscamente una distancia corta y se detiene otra vez. El proceso se repite y la mano avanza por tirones, igual que las placas tectónicas. En el caso de éstas, además, la placa no avanza parejo en toda la longitud de la zona de subducción. Como las rocas tienen cierta elasticidad (si se les aplica una fuerza deformante tienden a recuperar su forma original, como un resorte) y como las fuerzas que intervienen en el hundimiento no son igual de intensas en todo punto de la zona de hundimiento, la placa avanza ora en un segmento, ora en otro. Cada resquebrajamiento y tirón produce sismos y redistribuye la energía elástica a lo largo de la zona de subducción.

La ruptura y deslizamiento brusco de una sección de falla produce varios tipos de ondas, pero las más importantes son las llamadas P y S. Las P son ondas de compresión. Deforman las rocas en la dirección de propagación de las ondas, como el sonido o como las ondas que se producen en un slinky estirado (resorte muy largo y poco rígido) cuando le das un tirón en la dirección de su eje. Las ondas S son transversales. Deforman las rocas hacia los lados, como las vibraciones de una cuerda. Al pasar las ondas sísmicas las rocas se desplazan. El desplazamiento debido a la vibración puede ser de una diminuta fracción de milímetro, o de varios centímetros.

Las ondas P son más veloces que las S (viajan entre 4.5 y 6.5 kilómetros por segundo). Por eso son las primeras que se detectan y por eso también se llaman ondas primarias. Las ondas S son secundarias porque llegan después.

Aunque en general las ondas se van atenuando con la distancia al origen del temblor, los efectos locales de un sismo dependen de la rigidez, la presión, la temperatura y hasta la composición química del subsuelo de cada lugar. En la Ciudad de México los temblores se sienten más en el centro, donde antes de haber ciudad hubo un lago, que en el norte, por ejemplo, donde el subsuelo es de roca más firme.

Para ubicar el origen de un sismo los geofísicos buscan el epicentro, que es el punto de la superficie que se encuentra exactamente encima del punto de ruptura y deslizamiento que da lugar al sismo. Ese punto se llama foco y se encuentra a varios kilómetros de profundidad. Como las ondas P y las ondas S no viajan a la misma velocidad, una estación sismológica provista de los instrumentos adecuados puede medir el lapso que transcurre entre la llegada de las ondas P y la de las S. Este lapso será mayor cuanto más lejos esté la estación del epicentro. Los sismólogos han descubierto con la experiencia que multiplicando el lapso por 8 se obtiene la distancia al epicentro (aproximadamente: la cosa se complica porque las ondas no se propagan a la misma velocidad en todos los tipos de roca que atraviesan al viajar del epicentro a la estación, y por si fuera poco, al pasar de un tipo de roca a otro las ondas se desvían). ¿Y la dirección? Con un mínimo de tres estaciones sismológicas se puede localizar el epicentro. Conocidas las tres distancias, se traza alrededor de cada estación un círculo de radio igual a la distancia que le corresponde. La intersección de estos círculos da la posición del epicentro.

Los médicos nos percuten como si fuéramos tambores para obtener información acerca del estado de nuestros órganos internos. Un buen médico sabe distinguir el sonido del hígado del de los pulmones. Los geofísicos hacen lo mismo con el interior de la Tierra, pero en vez de percutirla, aprovechan las ondas producidas por los sismos.

Las ondas sísmicas de un terremoto intenso se pueden detectar en todo el planeta. Las ondas S no pueden penetrar en las capas de la Tierra que no son sólidas, pero las P sí. Las ondas P pueden atravesar el manto, llegar al núcleo y reflejarse en las fronteras entre las diversas capas. Este desordenado rebotar hace vibrar a la Tierra como un gong. Los geofísicos registran las ondas de un sismo por todo el mundo y usan los datos para extraer información acerca del interior del planeta. Con este método, llamado sugerentemente tomografía sísmica, se ha hecho un mapa del manto (la capa de 3,000 kilómetros de espesor que va de la corteza hasta el núcleo exterior), se ha descubierto la estructura de la zona limítrofe entre el manto y el núcleo y se ha revelado la causa de que el continente africano se haya elevado 300 metros en los últimos 20 millones de años (se debe a una inmensa burbuja de magma que ha subido desde las capas inferiores y está empujando las superiores). Pero las técnicas tradicionales de tomografía sísmica son muy toscas; no permiten distinguir estructuras de menos de 2,000 kilómetros. Hace 25 años el geofísico Thorne Lay empezó a desarrollar un método de tomografía sísmica con computadoras que permitiera ver estructuras más finas. Lo malo es que ni el número ni la distribución de los sismos en todo el planeta bastan para obtener una panorámica del interior de la Tierra con esta técnica más fina.

Con el establecimiento de la teoría de tectónica de placas a fines de los años 60 y principios de los 70, los sismólogos se pusieron muy contentos porque pensaron que pronto podrían predecir los terremotos. En febrero de 1975 unos científicos chinos midieron cambios en la elevación del terreno, los niveles de los lagos, la sismicidad y hasta el comportamiento de los animales en la provincia de Haicheng. A partir de esas observaciones anunciaron la inminencia de un terremoto. Las autoridades hicieron evacuar la provincia. A los dos días un terremoto de magnitud 7.3 sacudió Haicheng. Las medidas preventivas salvaron muchas vidas.

Pero al año siguiente un terremoto de 7.8 grados –que nadie previó— asoló la ciudad de Tangshan. El desastre causó 250,000 muertes. La “predicción” de Haicheng había sido coincidencia. Después de todo, si uno predice muchas veces, a veces acertará aunque sea por casualidad.

Hasta el día de hoy, nadie ha encontrado en los fenómenos atmosféricos, ni en el comportamiento de los animales, signos claros y consistentes que permitan predecir temblores. Ni siquiera en el comportamiento de las rocas y los gases subterráneos. Muchos sismólogos, por lo tanto, han perdido la fe. Tan mala fama tiene hoy la predicción de sismos, que hace unos años los participantes en un congreso de sismólogos la mencionaban recatadamente como “esa palabra que empieza con p”, como si no quisieran decir una grosería. Pese a todo, con los nuevos aparatos y técnicas para recoger datos geológicos, la palabra que empieza con p está volviendo por sus fueros.

En los últimos 15 años los sismólogos han estudiado dos fenómenos sísmicos antes desconocidos que podrían ser más regulares (y fáciles de predecir) que los sismos normales. El primero se ha llamado terremoto silencioso. Los terremotos silenciosos son deslizamientos de las placas tectónicas que se producen a profundidades de entre 30 y 40 kilómetros y pueden durar desde un día hasta un año. Durante ese lapso un terremoto silencioso puede liberar una energía equivalente a la de un sismo de 7 grados. La diferencia en duración, sin embargo, hace que no se sienta en la superficie. Sus efectos se miden usando el Sistema Mundial de Localización (GPS por sus siglas en inglés). El segundo fenómeno sísmico nuevo es una clase de movimiento telúrico que se parece a los que produce la acumulación de magma bajo los volcanes, pero que ocurre lejos de zonas volcánicas, y por lo general en zonas de subducción, donde una placa tectónica se hunde debajo de otra. Kazushige Obara, del Instituto Nacional de Ciencias de la Tierra y Prevención de Desastres, de Japón, piensa que esta clase de temblor se debe a la presión del agua de mar que la placa tectónica arrastra al hundirse.

Desempolvando datos de terremotos pasados en la zona de subducción del noroeste de los Estados Unidos los sismólogos han descubierto que los dos fenómenos recién descubiertos han ocurrido juntos. Al parecer, además, durante los últimos seis años estos fenómenos se han producido aproximadamente en ciclos de 14 meses. Los científicos buscan regularidades en la naturaleza. Ésta podría ser la primera regularidad confiable que se relaciona con los sismos.

Otro paso hacia la predicción es la hipótesis de interacción entre terremotos, formulada por Ross Stein y sus colaboradores. Hasta hace poco todos los sismólogos pensaban que los grandes terremotos eran acontecimientos independientes que ocurrían al azar. Ross y sus colaboradores alegan que los terremotos no sólo disipan tensiones localmente, además las transfieren a otras regiones de la misma falla, e incluso a fallas vecinas. Además, dicen los investigadores, aún los cambios pequeños pueden afectar notablemente la sismicidad de una falla. En consecuencia, los terremotos “conversan”. Ross tiene ejemplos de series de terremotos, extendidas a lo largo de años y hasta decenios, que se pueden relacionar. Según Ross, los 13 terremotos importantes que se produjeron en la falla de Anatolia, en Turquía, entre 1939 y 1999, se han ido propiciando unos a otros –una especie de reacción en cadena— mediante el mecanismo de transferencia de esfuerzos en la falla. Un terremoto en un punto de la falla altera las probabilidades de sismo en otros puntos de una manera que se puede calcular.

En agosto de 1999 un terremoto asoló la ciudad de Izmit, en Turquía. El geólogo turco Aykut Barka, colaborador de Stein, calculó el aumento de esfuerzos a lo largo de la falla de Anatolia debido al temblor de Izmit y publicó sus resultados en el semanario científico especializado Science. Los ingenieros turcos reaccionaron y decidieron hacer cerrar algunas escuelas de la ciudad de Düzce, 100 kilómetros al este, que tenían daños ligeros a causa del sismo de Izmit. En noviembre del mismo año se produjo cerca de Düzce un terremoto que echó abajo varias de esas escuelas. Según Ross y sus colaboradores, estos dos temblores han incrementado la probabilidad de terremotos intensos en Estambul en los próximos años.

Con todo, los sismólogos siguen refiriéndose a sus cálculos como pronósticos en vez de predicciones. El pronóstico compromete menos porque se entiende que es un simple cálculo de probabilidades. Los terremotos pronosticados pueden suceder y pueden no suceder. Una predicción como la de Haicheng, en cambio, se podría interpretar como una certeza de que se producirá el sismo y provocar pánico. Los pronósticos, empero, van mejorando. Por ejemplo, con el método de Ross Stein se pueden calcular los cambios de probabilidad de sismos en las regiones vecinas al epicentro de un terremoto intenso. Así se puede estimar qué regiones se encuentran en mayor peligro y enfocar allí esfuerzos para prevenir y mitigar daños. No ha llegado el día en que se predigan sismos con la certeza con que se predicen los eclipses y las conjunciones de los planetas. ¿Llegará pronto?

8 comentarios:

Jesús Magonz dijo...

Te felicito por tu labor Sergio y te tengo unas preguntas:

1) Según recuerdo en alguna de tus atneriores publicaciones, creo que en la de los mayas habías dicho que el eje de la tierra no se podía mover, por qué es que ahora circula esta noticia en la NASA Chilean Quake May Have Shortened Earth Days o simplemente tengo mala memoria o me estoy confudiendo?

2) Desde siempre ha habido placas tectónicas o hubo un periodo uniforme? estas placas también existen en otros planetas y satélites?

3) cuando vas a compartir tu twitter? ja

Saludos

Jesús Magonz dijo...

Este es el link jejeje

DEMERZEL dijo...

Excelente esta entrada sobre los sismos. (o seísmos?) Que fenómenos más complejos, ojalá alcanzemos un nivel de conocimiento que nos permita al menos cierto grado de predicción algún día.

Tienes Twitter Sergio? Que esperas para compartirlo?!

Saludos!

José María Hdz dijo...

te quedaste corto en el espacioq ue te dan en imagen. aqui esta todo mucho mas detallado y mejor explicado. qué buenoq ue no te limitaste al puro comentario con Pedro Ferriz. Muchas gracias por los pincelazos de cultura.
una pregunta ¿las placas en los polos no se mueven?

Luis Martin Baltazar Ochoa dijo...

Pregunta: la placa de nazca, chocando con la placa americana, ¿no habra desplazado tensiones hacia el norte, por ejemplo hacia la falla de San Andres?

no es que sea miedoso... pero ¡ay nanita!

Sergio de Régules dijo...

Pues sí tengo Twitter, pero soy mal corresponsal. En fin, for what it's worth, ahí les va: SergiodeRegules.
Jesús: el eje de la Tierra se mueve todo el tiempo. Primero tiene un giro con un periodo de unos 20,000 años. Encima de ese giro hay miles de sacudidas pequeñas y cotidianas debidas al movimiento del magma en el interior del planeta, al oleaje, a las grandes tormentas...y a los desplazamientos de la corteza. El efecto de éstos últimos es imposible de distinguir entre el ruido de todas las otras fuentes de fluctuación.
Las placas existen desde que se solidificó la corteza y todas se mueven porque el movimiento se debe al mar de magma que hay debajo. No hay evidencia de placas en otros mundos. Qué raro.
Luis Martín: la falla de San Andrés está muy lejos, y en otras placas. El sismo de Chile redistribuyó tensiones entre la placa de Nazca y la de Sudamérica nada más.

isaias dijo...

Hola que tal Sergio, a ver, luego de que ocurrió el terremoto de Chile, la NASA confirma que el eje de la tierra tuvo un movimiento de 8cm... se que es muy poco, y que en grados° de inclinación deberá ser una micromillonésima, pero la pregunta es(y creo que ya me autocontesté, jojojo) si ésto no afectará la forma en que ocurre el fenómeno del equinoccio en el templo de kukuklan?? gracias por tu atención y saludos!!!

Anónimo dijo...

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