Simulan sismos en laboratorio y atisban predicción Diario.mx

En un país tan frecuentemente sacudido por los sismos como México, a veces hasta con desconcertantes coincidencias en el calendario, los especialistas han repetido que es imposible predecirlos.

Ahora, no obstante, los hallazgos de una investigación realizada en la Universidad del Sur de California (USC), publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, apuntan a una potencial forma de anticipar los movimientos telúricos.

Este estudio se vale de un modelo experimental para simular diferentes tipos de sismos en un laboratorio, con lo cual se ha podido abrir "una ventana al corazón mismo de la mecánica sísmica", en palabras de Sylvain Barbot, académico de la USC y principal responsable de la investigación.

"Básicamente, un sismo es lo que llamamos inestabilidad friccional (el cambio repentino en la fricción entre dos superficies). Ocurre cuando la interfaz se debilita, no puede resistir la carga y luego se rompe", explica en entrevista remota el doctor en Ciencias de la Tierra y estudioso de la física de la sismicidad, así como de la tectónica de placas.

"Así que podemos escribir ecuaciones que, de alguna manera, capturen el fenómeno matemáticamente", prosigue. "Y con la ayuda de las computadoras, podemos traducir estas ecuaciones en simulaciones numéricas que son análogos numéricos de un terremoto".

Desde hace algunas décadas, de hecho, los científicos han modelado sismos a partir de descripciones matemáticas que funcionan bien, pero en realidad no explican los mecanismos físicos subyacentes; "intentamos comprender un fenómeno que no podemos tocar, sondear ni perforar", señala Barbot.

El modelo que los expertos de la USC desarrollaron por casi 3 años finalmente consigue revelar lo que sucede entre dichas superficies en fricción, esto a partir de la noción del "área real de contacto", variable clave que determina el comportamiento de un sismo.

"Cuando dos cosas se tocan, como un vaso o un libro sobre la mesa, se observa el tamaño del objeto y puedes calcular un área, pero el área que realmente se toca es aproximadamente el 1 por ciento del área total disponible (...) Si se hace zoom, ves que la mayor parte del área, el 99 por ciento, no está en contacto", expone Barbot.

Dicho de otro modo, cuando dos superficies rugosas se deslizan una contra la otra, en realidad solo hacen contacto en uniones minúsculas y aisladas. Esta aproximación lleva un paso adelante lo que los modelos tradicionales concebían como parte de un concepto matemático sin una interpretación física concreta; "deja de ser empírico, y se convierte en algo que realmente se puede medir", destaca el académico de la USC.

"Miramos hacia atrás a décadas y décadas de experimentación, y vimos los cambios sistemáticos en el área del contacto. Luego, cuando introdujimos esto en la ecuación y eliminamos las partes empíricas, fue algo como: 'Oh, funciona perfectamente'. Es decir, explica todo lo que ya sabemos de forma empírica, e incluso nos ayuda a predecir más cosas.

"Entonces, ayuda a arrojar nueva luz sobre el conocimiento previo, y también aporta nuevos conocimientos. De alguna manera, es una unificación de teorías previas", define Barbot.

Haciendo uso de materiales acrílicos transparentes, los investigadores observaron cómo se producen las rupturas sísmicas en tiempo real, y con cámaras de alta velocidad y mediciones ópticas, el equipo rastreó cambios en una luz LED a medida que se formaban, crecían y acababan los puntos de contacto durante los fugaces terremotos simulados en el laboratorio.

Fueron 26 los escenarios sísmicos simulados por el equipo de científicos, quienes ahora intentarán probar este trabajo fuera del laboratorio, en la naturaleza misma para reforzar los hallazgos.

¿Cómo adelantarse a la sacudida?

Comprendido el papel fundamental de esa pequeña interacción entre superficies, el equipo encontró que no sólo podían anticipar la ruptura de esa interfaz, sino lo que sucede momentos antes; "si pudiéramos medir esto antes de que se rompa, tendríamos las herramientas prácticas para la predicción de terremotos a corto plazo", subraya Barbot.

"Porque el área de contacto, y muchos otros factores que evolucionan antes de la ruptura, evolucionan de forma bastante drástica; los cambios son enormes, no son sutiles. Por lo tanto, las probabilidades de detectarlo son mayores que buscar pequeñas ondas sísmicas o fenómenos muy sutiles", detalla.

"Entonces, lo que demuestra el estudio es que, cuando controlamos las rupturas en el laboratorio, podemos medir estos fenómenos con gran precisión. Y eso nos da mucha esperanza".

Lo que esto quiere decir es que se podría monitorear el estado físico de los puntos de contacto en las fallas naturales para identificar en qué fase se encuentra el ciclo sísmico, inmerso siempre en un vaivén constante entre la súbita descarga por ruptura y la formación de nuevas interacciones minúsculas.

"Obviamente, no sería con técnicas ópticas, ya que las rocas no son transparentes. Pero a medida que esta área de contacto cambia, afecta el flujo de fluidos y la propagación de las ondas sísmicas a través de una roca; también afecta la forma en que las corrientes eléctricas se propagan por ese medio, y así muchos otros fenómenos físicos que pueden medirse.

"Entonces, confiaríamos en estas técnicas para detectar el mismo fenómeno subyacente".

Barbot reconoce, sin embargo, que sería poco práctico intentar detectar sismos intensos de esta manera, ya que suelen ser profundos y no se sabe exactamente dónde ocurrirán; "¿dónde se coloca el instrumento para saber con antelación dónde ocurrirá?", se pregunta.

"Pero mi función no es construir un sistema de predicción de terremotos, sino comprender la física; con más recursos y más tiempo, podríamos usar esa física para predecir terremotos. Quizá no llegue a verlo en vida", expresa, también incierto sobre lo que vendría luego de conseguir anticiparlos.

"Ésa es otra pregunta: ¿Podemos detener los terremotos? Quizás haya una manera de hacerlo".

Cuestionado sobre si la amplia red de sismógrafos con que cuenta México podría aprovecharse para realizar tal monitoreo, el académico de la USC lo ve complicado dado que las sacudidas suelen provenir del Pacífico, donde una placa oceánica se subduce debajo de la tierra, y estas fallas son submarinas.

"Ya es bastante difícil imaginar cómo se detectaría un terremoto en tierra, pero si ocurre en alta mar, en las fosas más profundas de la Tierra, eso es aún más inimaginable.

"Pero la ciencia funciona así, no siempre sabemos cómo evolucionarán las cosas en el futuro según nuestro trabajo. Hacemos todo lo posible por acertar, y luego otros se basarán en ello y quizá lleguen a un punto en el que podamos hacerlo. Simplemente no me imagino cómo ahora mismo. Ya veremos, tengamos esperanza", concluye Barbot.