¿Qué sucede en el interior de un terremoto?

Cuando un terremoto importante golpea, los expertos pueden explicar exactamente dónde comenzó y qué tipo de falla lo provocó, e incluso tal vez predecir cuánto durarán las réplicas. Pero la extraña verdad es que los sismólogos y geofísicos no están muy seguros de qué sucede en el interior del planeta durante un terremoto.

Falla de San Andrés

La física de los terremotos sufrió una revolución durante la última década, gracias a las nuevas pistas de los experimentos de laboratorio, estudios de campo de fallas exhumadas y mejores teorías.

Pero la naturaleza y comportamiento de las fuerzas que evitan que las fallas se muevan y de pronto se liberan aún son desconocidos.

Y cuando se mueve una falla, algo falla — hay de pocas a ninguna pruebas de niveles extremadamente altos de fricción y fusión que se esperarían sobre el terreno cuando dos rocas gigantes se deslizan una contra otra.

“Hay muchas razones para creer que está pasando algo exótico”, dijo el geofísico de Caltech, Tom Heaton.

“El problema del deslizamiento friccional en los terremotos es uno de los problemas más fundamentales en todas las Ciencias de la Tierra”, dijo Heaton. “Ha habido u misterio durante 30 años de imaginarse la física básica del problema de los terremotos”.

Terremotos suaves

La mayoría de terremotos tienen lugar cuando las placas tectónicas se encuentran y se deslizan unas contra otras. Los terremotos suceden cuando la tensión de la fricción del movimiento supera la fuerza de las rocas, provocando una rotura o línea de falla. Sigue un violento desplazamiento de la corteza de la Tierra, lo que lleva a liberar la energía elástica almacenada. Esta energía toma la forma de ondas de choque que irradian y constituyen un terremoto.

Una de las cosas más extrañas sobre los terremotos es lo suaves que son, dijo Heaton.

Por ejemplo, algunos científicos pensaron que habían inventado una forma de simular mini-terremotos en el laboratorio. Pero cuando ampliaron la escala de energías observadas en el laboratorio al tamaño de fallas reales, el modelo predecía una extensa fusión en las fallas. Y estos modelos predecían una devastación mucho mayor de la que mató a más de 500 personas esta semana en Perú, más de 80 000 personas en 2005 en Pakistán o más de un cuarto de millón de personas en el terremoto del 2004 en las costas de Sumatra.

“Los terremotos serían tan violentos que ningún ser vivo de la Tierra sobreviviría al temblor”, dijo Heaton.

Por tanto, nadie ha simulado de verdad nada que se parezca a un terremoto real hasta ahora.

Un problema de diseño mecánico

El problema de la simulación recae en parte en el hecho de que es muy difícil hacer máquinas de laboratorio que generen todas las condiciones ambientales que tienen lugar a kilómetros por debajo del suelo durante un terremoto — incluyendo la gran tensión, alta presión, temperaturas elevadas y razón de deslizamiento de aproximadamente un metro por segundo (más o menos la velocidad a la que paseamos).

David Goldsby y sus colegas de mecánica de rocas de la Universidad de Brown han diseñado máquinas que pueden aplicar las grandes tensiones de los temblores a especimenes de rocas de tal forma que los geofísicos puedan estudiar la fricción en profundidad.

“Podemos aplicar tensiones normales o altas como cuando suceden a lo largo de toda la zona sismogénica de la corteza de la Tierra, aproximadamente 10 kilómetros de profundidad”, dijo.

Esto es increíblemente impresionante e importante para la ciencia de los terremotos, pero aún deja muchas preguntas sin respuesta, debido a lo extraño que es lo que sucede en el interior de la Tierra en magnitud y física.

“Ningún aparato en el mundo es capaz de reunir todos estos criterios”, dijo Goldsby.

Fricción normal

Sobre la superficie, la fricción es una fuerza continua y persistente que se opone al movimiento. La fricción genera calor, como saben las personas que se frotan las manos frías, e incrementa con la tensión que se pone en los objetos. Por tanto el calor en las fallas durante el deslizamiento deberían incrementarse con la profundidad terrestre. As rocas deberían definitivamente fundirse cuando se encuentran.

Pero bajo tierra, durante los terremotos, dos bloques de rocas enormes, duras y presionadas por el peso se deslizan una bajo otra. Y no se funden. Habitualmente.

Esto es extraño. Podría deberse a que la fricción y por tanto el calor son mucho más bajos de lo que se esperaría de unas rocas bajo el suelo, dijo Goldsby.

La fricción en un terremoto funciona de la siguiente forma, dijo Heaton: Empieza a elevarse cuando hay poco o ningún movimiento; entonces la fricción cae a cero cuando las rocas se mueven con rapidez; para subir de nuevo cuando las rocas se ralentizan.

Este extraño comportamiento de la fricción durante un terremoto podría ser la razón de que haya poca o ninguna fusión, dijo Goldsby. Si la fricción es baja cuando las rocas se mueven con rapidez, entonces se genera mucho menos calor y no se producirían fusiones detectables.

Tal vez algún otro mecanismo entra en juego antes de que las rocas pasen a la fase de fusión, dijo Heaton.

Una explicación es el “calentamiento instantáneo”. Las fallas están fijadas en su lugar por fuerzas enormes. Una vez que las fallas comienzan a deslizarse, si lo hacen demasiado rápido, obtienen un deslizamiento extra en microscópicos puntos de contacto, como los esquiadores en el hielo. El calor se genera, pero el resultado en una fricción cero, las altas temperaturas actúan como amortiguador instantáneamente y se forma un gas supercaliente llamado plasma que no deja rastros de material fundido, dijo Heaton. Cuando las fallas se frenan, se fijan con fuerza de nuevo.

Otra idea es que el agua presurizada en las rocas durante un desplazamiento podría decrementar la tensión en la falla y por tanto la fricción, dijo Goldsby. Las fallas podrían viajar sobre un cojín de vapor, permitiendo el deslizamiento de la falla con menor fricción y que el calor de la roca no alcance el punto de fusión.

Ondas en la alfombra

La clave para comprender los terremotos no está en realidad donde empiezan sino cómo se extiende la fractura, y esto tiene mucho que ver con el extraño comportamiento de la fricción bajo tierra, dice Heaton.

Las mayores velocidades de deslizamiento se producen en el borde del primer pulso de deslizamiento que recorre la Tierra como una onda en una alfombra, dice Heaton, quien describió este comportamiento de las fallas en una artículo de referencia hace 17 años.

Piensa en una falla como una alfombra que quieres mover, dijo. Puedes simplemente tirar de un extremo de la alfombra. Esta es la forma más difícil. La forma más fácil es “crear un pequeño abultamiento en ella y luego mover este bulto, cuando lo hayas hecho la alfombra se habrá desplazado”, explicó.

La fricción es un conjunto de yin-yang con esos pulsos de desplazamiento, dijo Heaton. “El deslizamiento en el pulso depende de la fricción, pero resulta que la fricción aumenta conforme acelera el deslizamiento”, dijo. “Es un problema matemático, un sistema de realimentación positiva. Son notoriamente inestables”.

si sabes lo grande que pudiera ser un pulso, podrías predecir la magnitud del terremoto, pero el exótico comportamiento de la fricción bajo tierra lo echa todo a perder, dijo Heaton.

Aún así, la revolución en el campo de la física de terremotos ha traído nuevas pistas, dijo Goldsby.

“No sólo tenga la esperanza, sino la certeza de que aprenderemos más sobre los cómo se producen los terremotos durante la próxima década”, dijo. “Este conocimiento nos ayudará a comprender cómo mitigar los efectos de daño de los terremotos y ayudar a prevenir la pérdida de vidas, y tal vez algún día nos permita detectar los precursores de los terremotos”.


Autor: Robin Lloyd
Fecha Original: 17 de agosto de 2007
Enlace Original

Comparte:
  • Print
  • Digg
  • StumbleUpon
  • del.icio.us
  • Facebook
  • Twitter
  • Google Bookmarks
  • Bitacoras.com
  • Identi.ca
  • LinkedIn
  • Meneame
  • Netvibes
  • Orkut
  • PDF
  • Reddit
  • Tumblr
  • Wikio

Like This Post? Share It

Comments (2)

  1. [...] ¿Qué sucede en el interior de un terremoto?www.cienciakanija.com/2007/08/20/¿que-sucede-en-el-interior… por nitachem hace pocos segundos [...]

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *