Un terremoto mortal viajó a velocidades "supersónicas" ¿De qué se trata este fenómeno?

Cuando el terremoto ocurrió el 28 de septiembre del 2018, la isla de Sulawesi en Indonesia fluyó como el agua. Las corrientes de barro se tragaron todo lo que aparecía en sus caminos, barriendo secciones enteras de la ciudad de Palu y cortando el ordenado mosaico de campos de cultivo de la región. Minutos después de que comenzó el temblor, los lugareños fueron sorprendidos por una pared de agua que se estrelló en la costa con resultados devastadores.

Cuando el sol se puso esa noche, miles estaban desaparecidos. En cuestión de días, el olor a cadáveres se impregnó en el aire. El evento de magnitud 7,5 fue el terremoto más mortífero del 2018, matando a más de 2.000 personas.

En los esfuerzos por comprender cómo esta serie fatal de eventos ocurrieron en el lugar, mucha atención se ha centrado en el tsunami sorpresa. Pero un par de nuevos estudios, publicados el 4 de febrero en Nature Geoscience, aborda otro aspecto notable: el terremoto en sí probablemente fue una especie de temblor inusual e increíblemente rápido conocido como supershear (Super cizalla).

El terremoto de Palu atravesó la tierra a casi 14.806 kilómetros por hora, lo suficientemente rápido como para llegar desde Los Ángeles a la ciudad de Nueva York en sólo 16 minutos. Una ruptura tan rápida hace que las ondas sísmicas se acumulen en lo que se conoce como un frente de Mach, similar a la onda de presión de un avión que viaja a una velocidad supersónica. Este cono concentrado de ondas puede amplificar el poder destructivo del terremoto.

"Es como un boom sónico en un terremoto", dice Wendy Bohon, geóloga de terremotos de las Instituciones Incorporadas a la Investigación Sismológica (IRIS).

Si bien aún no es posible decir con certeza si la velocidad del supershear (Super cizalla) intensificó los derrumbes, la licuefacción o el tsunami del terremoto de Indonesia, el par de nuevos estudios ofrece una mirada rara a este fenómeno poco comprendido y potencialmente mortal.

"Hemos observado solo un puñado de terremotos de supershear (Super cizalla) y aún menos con este nivel de detalle", dice el sismólogo Jean-Paul Ampuero de la Université Côte d'Azur en Francia, coautor de uno de los estudios.

"Esto nos dirá algo fundamental acerca de cómo funciona la Tierra", dice Bohon, quien no participó en ninguno de los estudios. "Y tiene el potencial de salvar vidas y ayudarnos a informar a las personas de una mejor manera".

Descomprimiendo la tierra

Durante un terremoto, la longitud completa de una fractura no se rompe de una vez. Más bien, descomprime la superficie del planeta a una velocidad conocida como velocidad de ruptura.

Stephen Hicks, sismólogo de la Universidad de Southampton, explica el fenómeno al agarrar un colorido folleto sentado en una mesa en la reunión de otoño de la American Geophysical Union en Washington, DC vuelca una pequeña lágrima de un lado y dice: "Imagina que esa es tu nucleación" o el comienzo de una ruptura en una falla. La velocidad de ruptura es lo rápido que se mueve ese punto en el tiempo, dice, y con un tirón brusco, rompe el folleto en dos.

Es esta velocidad la que llamó la atención de los geólogos con el evento de Indonesia. Para observar más de cerca, Ampuero y sus colegas aprovecharon el poder de la creciente red mundial de estaciones sísmicas, que detectan los ecos de los terremotos desde cientos de kilómetros de distancia. De esa red, recolectaron datos de 51 ubicaciones en Australia.

Al estudiar la llegada de las ondas sísmicas en cada estación, el equipo recreó la ruptura de las carreras. Ampuero explica que es similar a cómo su cerebro se da cuenta de dónde proviene un sonido. Si alguien te está hablando desde la derecha, el ruido llega a tu oído derecho una fracción de segundo antes que a la izquierda. Tu cerebro entonces usa ese retraso para localizar al hablante.

"Lo que estamos haciendo es lo mismo, [pero] en lugar de usar solo dos orejas, estamos usando cientos de orejas", dice. "Cada oreja es un sismómetro en el suelo".

Esto reveló que el temblor se rompió tan rápido que la velocidad de ruptura superó un tipo de ondas radiantes conocidas como ondas de corte, por lo tanto el término "supershear (Super cizalla)". Durante aproximadamente 36 segundos, el terremoto se agrietó hacia el sur a través de unos 150 kilómetros de la superficie de la Tierra.

"Ese es el comienzo tan rápido, que es bastante sorprendente", se maravilla Hicks, quien no participó en la investigación.

Autopista del terremoto

Un segundo equipo examinó más de cerca los cambios en la superficie después de que el temblor abriera paso, utilizando datos e imágenes de satélites antes y después del evento.

"Nos sorprendió de inmediato la agudeza de la ruptura en la superficie al sur de la ciudad de Palu y la gran cantidad de desplazamientos en esta área", escribió en un correo electrónico la coautora del estudio Anne Socquet, de la Université Grenoble Alpes en Francia.

Este análisis sugiere que la tierra cambió en gran medida horizontalmente y que el cambio fue masivo: el terreno se inclinó a 50 metros en su punto máximo al sur de la ciudad de Palu. El cambio fue tan grande que se vio fácilmente en las imágenes de la región después del terremoto. Los caminos se inclinaron y los edificios aparentemente se cortaron en dos.

"Esto es definitivamente enorme para un terremoto de [magnitud] 7,5", dice Socquet. "Y esto probablemente se ve reforzado por el hecho de que este terremoto fue un supershear (Super cizalla)". Tampoco sucedió sólo en la superficie, sino también a una profundidad de aproximadamente cinco kilómetros bajo tierra.

En los tramos sur de la falla, una característica importante detrás de esta velocidad rápida y el cambio profundo es lo que Socquet llama su "madurez". Tectonics ha probado este momento de quiebre una y otra vez, empujando continuamente los bloques de la Tierra lado a lado y dividiendo la falla en una grieta bastante continua, suave y recta, características previamente asociadas con otros ejemplos de rupturas súper rápidas.

Anatomía del supershear (Super cizalla)

Sin embargo, incluso dentro de esta categoría de eventos raros, el terremoto de Palu puede sobresalir. La mayoría de los terremotos supershear en realidad viajan incluso más rápido que el de Palu, navegando casi tan rápido como otro tipo de onda de terremoto conocida como onda de presión. Estos usualmente pasan zumbando a alrededor de 18.024 kilómetros por hora. Pero Ampuero y sus colegas descubrieron que, si bien el terremoto de Indonesia fue lo suficientemente rápido como para ser supershear, no alcanzó la velocidad máxima.

"Es extremadamente raro ver eventos en este rango intermedio", dice.

Ampuero y sus colegas creen que la discrepancia se debe al hecho de que los modelos sísmicos, incluido el que se usa en este trabajo, generalmente asumen que las rocas que rodean una falla son una unidad intacta. Pero ese no es siempre el caso en el mundo real, donde las zonas de fracturas alrededor de la grieta pueden reducir la velocidad de las olas asociadas a un terremoto a través de la superficie.

De ser cierto para Sulawesi, esto significaría que las ondas de presión del terremoto podrían haberse movido tan rápido como su velocidad de ruptura, como se espera para las rupturas de supershear. El temblor todavía era extrañamente lento para el supershear, pero al menos sus olas y su ruptura se habrían movido a las velocidades relativas correctas. Sin embargo, los científicos no sabrán con seguridad si este fue el caso sin más estudios en la región.

Eso no es lo único inusual del evento. El terremoto de septiembre también pareció en gran medida decidido por dos grandes curvas en la falla. Los zigs y zags a lo largo de la falla de ruptura usualmente son terremotos lentos, como los autos en un camino sinuoso, pero no este. Y a diferencia de la mayoría de las grietas del supershear, que necesitan un poco de calentamiento, el temblor de Palu pareció alcanzar su ritmo al galope desde el principio.

"Este terremoto es como un Lamborghini", dice Bohon. "Va de cero a 60 en un instante".

Este comportamiento plantea aún más preguntas. ¿Podría la falla ser más recta en profundidad? Esto habría ayudado a barrer a través de las curvas más arriba, señala Ampuero. ¿Los premonitores más pequeños sobrealimentaron el gran terremoto? Esto podría haberlo hecho galopar fuera de las puertas. Pero esta velocidad temprana también podría tener que ver con la rugosidad de la falla, que podría pegar los lados como los lados ásperos del papel de lija y hacer que el suelo se rompa con fuerza adicional.

¿Más por venir?

Estas características inusuales hacen que este terremoto sea aún más valioso, ya que pueden ayudar a los investigadores a comprender mejor dónde y cómo pueden ocurrir terremotos súper rápidos. Todos los científicos que revisaron el trabajo destacaron la importancia de esta información para futuros modelos y evaluaciones de peligros no solo en Indonesia, sino en todo el mundo.

"Lo que sucedió aquí probablemente podría ocurrir en otras fallas, especialmente fallas importantes en el límite de la placa", dice Eric Dunham, geofísico de la Universidad de Stanford.

"Este tipo de falla es la misma que podemos encontrar en California, en el norte de Turquía, en el norte del mar Egeo, en la zona de falla del Mar Muerto, en Asia Central", dice el geólogo del terremoto Sotiris Valkaniotis, que no participó en los nuevos estudios. "Las detecciones de este terremoto se aplican en todo el mundo", concluye.