ESTUDIOS DE LA NASA PARA PRONOSTICAR TERREMOTOS

Agosto 11, 2003: Para muchas personas los terremotos son impredecibles. Golpean súbitamente en días normales, y a pesar de todos los avances de la sismología, los científicos aún no pueden informar sobre un terremoto inminente, a diferencia de cómo un meteorólogo predice la aproximación de tormentas.
Aunque los terremotos parecen ocurrir de repente, la furiosa energía que liberan se acumula con meses y años de anticipación, en forma de tensiones de la corteza terrestre. Por el momento, los pronosticadores no tienen una forma directa de observar estas tensiones o de detectar cuando alcanzarán niveles críticos.
Arriba: Una visualización tridimensional de la energía sísmica durante el terremoto de 1994 en California. Creditos: Kim Olsen, University of California, Santa Barbara. [más información]

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Esto, sin embargo, puede estar cambiando. Las tecnologías con base en satélites que están siendo desarrolladas en la NASA y otros lugares, podrían ser capaces de detectar señales de un terremoto inminente días o semanas antes de ocurra, dando al público y a los servicios de prevención de emergencias tiempo para prepararse.

"Hay varios métodos basados en satélites que parecen prometedores como indicadores de actividad sísmica", dice Jacob Yates, investigador en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA. "Uno de estos métodos es el Radar de Apertura Interferométrica-Sintética (Interferometric-Synthetic Aperture Radar, InSAR). Básicamente, InSAR es un proceso en el cual dos imágenes de radar de un área tectónica se combinan en una operación llamada fusión de datos, con lo cual se puede detectar cualquier cambio en el movimiento de la superficie.
Esta técnica es suficientemente sensitiva para detectar lentos movimientos del suelo -- tan pequeños como de sólo 1 mm por año. Esta clase de sensitividad, combinada con la amplitud de la visión que los satélites pueden ofrecer, permite a los científicos observar los pequeños movimientos y contorsiones de los terrenos alrededor de las líneas de falla, en una forma mucho más detallada de lo que lo han experimentado hasta ahora. Observando estos movimientos pueden deducir qué puntos de tensión elevada se están generando.
Abajo: Una imagen InSAR mostrando el cambio de altura del suelo debido al terremoto Hector Mine de 1999. Los datos de radar fueron adquiridos por el satélite ERS-2 de la Agencia Espacial Europea el 15 de Septiembre y el 20 de Octubre de 1999. [más información]
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]Un grupo de científicos de la NASA dirigidos por Carol Raymond del JPL estudió recientemente la posibilidad de pronosticar terremotos desde el espacio. Su informe, publicado en Abril, presenta un plan de 20 años para desplegar una red de satélites -- Sistema Global de Satelites para Terremotos, (Global Earthquake Satellite System, GESS) -- que utilizará InSAR para vigilar las zonas de fallas en todo el mundo.
Con algo de práctica, dice Raymond, los científicos podrán eventualmente usar los datos de InSAR para determinar cuando las tensiones de la corteza terrestre alcanzan niveles peligrosos, emitiendo una "evaluación de peligro" mensual para una falla conocida. Los pronosticadores podrían informar que la posibilidad de un gran terremoto en, por ejemplo, la falla de San Andrés durante el mes en curso, es de 2%, o 10% o 50%.
Los métodos actuales son menos exactos. Por ejemplo, el Servicio Geológico de los Estados Unidos ha publicado recientemente una evaluación actualizada del riesgo de terremotos en el área de la bahía de San Francisco, con base en la historia sísmica del área, su geología, y modelos computarizados. El estudio predice que la posibilidad de que se produzca un terremoto fuerte (magnitud 6.7 o superior) en dicha área, en algún momento en los próximos 30 años, es de un 62%, lo que exactamente no nos permite planificar nuestros próximos días.

Nuevos Desarrollos
InSAR es una manera de predecir terremotos, pero quizás no la única. Mientras que los satélites InSAR simplemente mejoran los datos a disposición de la sismología tradicional, hay otras técnicas más revolucionarias.

Una de estas ideas es buscar fuentes de radiación infrarroja (IR). Friedemann Freund, profesor adjunto de física en la Universidad del Estado de San José y científico en el Centro de Investigación Ames de la NASA, explica: "En los años 80s y 90s, científicos rusos y chinos notaron algunas anomalías térmicas asociadas con los terremotos en Asia -- por ejemplo, el terremoto de Zhangbei de 1998 cerca de la Gran Muralla China. Este terremoto ocurrió cuando las temperaturas en la región rondaban los -20^o C. Justo antes del terremoto, los sensores termales detectaron variaciones de temperatura de hasta 6^o a 9^o, según los documentos chinos".
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen] Los satélites equipados con cámaras IR podrían usarse para detectar puntos de temperaturas anormales desde el espacio. De hecho, cuando Freund y su colaborador Dimitar Ouzounov del Centro Goddard de Vuelos Espaciales, (GSFC) examinaron datos de Infrarrojo recogidos por el satélite Terra de la NASA, descubrieron un calentamiento del terreno en la India occidental, justo antes del potente terremoto de Gujarat el 26 de Enero de 2001. "La anomalía térmica llegó hasta los +4 C°", dice Freund.
Arriba: Imagen en infrarrojo de la región circundante a Gujarat, India, el 21 de Enero de 2001. Las áreas amarillo-naranja señalan las anomalías termales que aparecieron días antes del terremoto del 26 de Enero. La estrella marca el epicentro del terremoto. Créditos: Modis a bordo del satélite Terra de la NASA. [más información]
¿Cuál es la causa de que las rocas bajo presión emitan radiaciones infrarrojas? Nadie está seguro. El espectro de frecuencias de las emisiones muestra que el calor interno generado por fricción -- por ejemplo, rocas rozándose entre sí, no es el responsable de la radiación.
En un experimento de laboratorio, Freund y colaboradores sometieron bloques de granito rojo a una presión de 1500 toneladas, imitando de alguna manera lo que pasa millas bajo la superficie de la Tierra. Una cámara sensitiva desarrollada en el JPL y el GSFC vigiló las rocas y detectó emisiones infrarrojas. Además, se generó un voltaje en la superficie de la roca. Esto conduce a Freund a creer que la causa puede ser eléctrica.
Abajo: Cuando el granito rojo se somete a presiones extremas, como en este experimento llevado a cabo por Freund y sus colaboradores, su superficie emite radiación infrarroja. [más información]
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen] Las rocas ordinarias son aislantes. Sin embargo, las rocas sometidas a grandes presiones, actúan a veces como semiconductores. Freund cree que antes de un sismo, pares de cargas positivas llamadas 'electrones desertores' o 'agujeros positivos' se separan y emigran a la superficie de las rocas presionadas. Allí se combinan unos con otros, y en el proceso liberan radiación infrarroja. Los experimentos tienden a prestar credibilidad a esta explicación, pero es todavía una teoría nueva que no ha ganado amplia aceptación en la comunidad científica, hace notar.
Las corrientes eléctricas en la roca podrían explicar otra curiosa observación: los científicos que llevaban a cabo experimentos usando magnetómetros justo antes de un gran sismo, recogían accidentalmente pequeñas, lentas fluctuaciones en el campo magnético de la Tierra. Un ejemplo ocurrió durante el terremoto de Loma Prieta que destruyó a San Francisco en 1989. Casi dos semanas antes del sismo las lecturas de las señales magnéticas de baja frecuencia (0.01-0.02 Hz) saltaron hasta 20 veces por encima de los niveles normales, y subieron incluso a niveles más altos el día del terremoto.
La causa de estas señales es desconocida. Complementando la idea de Freund, hay teorías que incluyen el movimiento de aguas profundas, conductoras de iones, dentro de fracturas generadas por la rotura de las rocas; energía electromagnética liberada por electrones desprendidos de rocas cristalinas como el granito, y un efecto piezo-magnético desencadenado por la presión aplicada a cierto tipo de rocas.
Abajo: Señales magnéticas de baja frecuencia recogidas durante 31 días alrededor del sismo de Loma Prieta [más información]
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]Una compañía llamada QuakeFinder espera que estas tenues señales magnéticas (normalmente inferiores a una nanotesla) puedan detectarse desde satélites de órbita baja . Los sensores en tierra pueden también detectar estas fluctuaciones, pero los satélites en órbitas polares tienen la ventaja de cubrir casi la totalidad de la superficie de la Tierra, todos los días.

El 30 de Junio de 2003 QuakeFinder lanzó el QuakeSat. Midiendo solo 10 x 10 x 30 cm, este satélite operará durante un año para determinar hasta que punto podría detectar señales magnéticas generadas por actividad tectónica. Los primeros seis meses de la misión se dedicarán a calibrar el satélite y adquirir los datos de referencia. Más tarde, los operadores en Tierra podrían dedicarse en serio a buscar sismos.
Los dos métodos, mediante rayos infrarrojos o magnetismo para detectar sismos, son controvertidos. Por ahora InSAR parece estar en ventaja para la previsión de terremotos. Los tres, sin embargo, ofrecen una posibilidad tentadora: Algún día, el informe meteorológico local podrá pronosticar no sólo las tormentas que se ciernen sobre nosotros, sino también las que se ocultan bajo nuestros pies.

Sistema Global de Detección de Terremotos Vía Satélite (Global Earthquake Satellite System -- GESS) -- Portal

Reporte Final del GESS -- resultados del estudio de GESS, con un plan a 20 años para el desarrollo de una red de satélites para monitorear señales de terremotos inminentes. "Hay mucha emoción entre la comunidad científica por obtener mediciones reales de alta calidad y resolución temporal sobre la deformación de la superficie", dice Carol Raymond, del JPL, quien dirigió el estudio.
Investigación sobre terremotos de la NASA -- enlaces a varios proyectos de la NASA relacionados con terremotos.
Programa de Advertencia de Terremotos de USGS -- (USGS) Portal.

Estudio de Probabilidades de Terremotos en el 2003 -- para la Bahía de San Francisco, de USGS.
Las observaciones de ULF/ELF predicen terremotos -- (SPIE) Una entrevista con Jack Dea, del Comando Naval y del Centro para el Control y Vigilancia del Océano (Control and Ocean Surveillance Center).
QuakeSat -- (Universidad de Stanford) Portal.
QuakeFinder -- una compañía dedicada a detectar señales de preaviso de terremotos desde el espacio. QuakeFinder acaba de lanzar al espacio el QuakeSat.
Un diseño derivado del Cubesat para una misión única de investigación académica sobre detección de señales características de los terremotos -- (formato pdf) más información sobre el Quakesat.

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