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Geólogo lidera estudio que detecta movimientos precursores de grandes terremotos

A partir de una investigación financiada por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo y la Fundación Alemana de Investigación Científica, el investigador chileno y docente de la Universidad de Concepción, Marcos Moreno, lideró el grupo de trabajo que publicó un artículo en la prestigiosa revista Nature. En él presentó los resultados de un estudio que analizó los datos recopilados desde estaciones de GPS ubicadas en Chile y Japón, evaluando el movimiento de la superficie terrestre previo a los dos últimos megaterremotos ocurridos en 2010 y 2011.

Santiago, 02 de junio de 2020


En 2010, Marcos Moreno Switt vivió una experiencia que, indudablemente, marcó la ruta que seguiría en su vida como investigador: durante la defensa de su tesis de doctorado, el 23 de febrero de ese año, mostró un mapa donde, sobre la base de datos provistos por GPS, se indicaba un alto grado de acoplamiento de las placas tectónicas, justo en la zona donde ocurriría el terremoto del 27 de febrero. “Recuerdo que fui algo criticado por mi profesor por decir que en esa zona podría ocurrir un terremoto en el futuro cercano”, señala el experto. El tiempo le daría la razón.

Es sabido que la zona costera de Chile se encuentra entre los lugares de mayor actividad sísmica del mundo donde, en promedio, cada diez años se produce un terremoto de magnitud superior a 8 grados Richter, en algún lugar del territorio. Así, la investigación científica de dichos megaeventos es de vital importancia, por el impacto que tienen en la vida de las personas y por la posibilidad de que, en un futuro cercano, puedan ser sobrellevados de una manera distinta si resulta posible anticiparse a ellos.

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La metodología del estudio: GPS y su aplicación en la ciencia geológica
“Las estaciones de GPS permiten obtener la posición, con precisión de pocos milímetros, de puntos en la superficie terrestre. Con ello logramos monitorear los cambios de posición o desplazamientos que sufre la superficie de la Tierra en el tiempo”, comenta Moreno.

Ése fue el desafío que el doctor Moreno y su equipo multidisciplinario se impusieron. En el estudio que desarrollaron descubrieron la presencia de un cambio en el sentido del movimiento normal de la superficie terrestre (oscilación), que se manifestó meses antes de que ocurrieran los grandes terremotos de Chile (magnitud 8,8 grados Richter) en 2010 y de Japón (magnitud 9,0 grados Richter) en 2011.

Ambos eventos ocurrieron en el borde del Pacífico, donde las placas oceánicas se sumergen debajo de la corteza continental o bajo otra placa oceánica, en un proceso llamado subducción. Durante años y décadas la energía sísmica se acumula lentamente, lo que produce un movimiento constante de la superficie terrestre debido al acople entre la placa tectónica que subducta con la que está sobre ella. En el caso de Chile, se registra como un movimiento lento de compresión hacia el Este (Argentina).

“Nuestra interpretación es que estas oscilaciones anómalas e inusuales (de Este a Oeste) podrían ser producidas por la interacción de procesos que ocurren a distintas profundidades, hecho evidenciado por primera vez. En la parte más superficial del contacto entre ambas placas (hasta 50-60 kms. de profundidad) es donde ocurren los grandes terremotos. Esta zona se mantiene trabada por décadas hasta siglos, acumulando la energía sísmica, la cual es liberada durante un terremoto”, explica el investigador. Agrega que “a mayores profundidades, las rocas de la corteza oceánica se deshidratan y cambian su composición, lo que aumenta su densidad. Esto hace que se hagan más pesadas y se produzca un ‘tirón’ hacia abajo, lo que sería el comienzo de las oscilaciones, generando un aumento en la velocidad de subducción. Como las rocas a estas profundidades se comportan de manera viscoelástica, se produce un rebote que empuja hacia arriba en dirección opuesta. Esto hace que la parte más superficial sea presionada lo que puede producir sismicidad precursora y, dependiendo del estado del terreno, romperse en un gran terremoto”.

¿Se podría decir, entonces, que se genera un efecto “resorte” cuando la placa oceánica “cae” o acelera su velocidad de subducción y luego rebota volviendo a la posición original que tenía antes de ser “tirada”?

“Exactamente, la parte más profunda tira y contrae la zona más somera, como un resorte. Así, el constante descenso de la corteza oceánica sería el resorte y la zona trabada se opone a este movimiento, acumulando energía, hasta que ocurre un terremoto”.

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En la infografía se muestra el movimiento normal intersísmico (1), la aceleración por densificación en profundidad (2), la oscilación en la deformación y aumento de esfuerzo en la zona acoplada (3) y gran terremoto que libera energía acumulada (4).  La oscilación ocurre entre la figura 2 y 3 y luego vuelve a 1.  Antes del terremoto de 2010 en Chile, se registraron dos ciclos de movimientos 1-2-3, terminando en el terremoto (fig. 4).

El equipo internacional a cargo del estudio

El doctor en Ciencias Naturales Marcos Moreno es geólogo especializado en el uso de datos de geodesia y modelos numéricos para el estudio de terremotos. Hasta 2018 trabajó como investigador en el GFZ Potsdam (Centro de investigación de la Tierra de Alemania) y, actualmente, es profesor del Departamento de Geofísica de la Universidad de Concepción.

La Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo ha apoyado su trabajo en distintas etapas: “Luego de que volví a Chile obtuve un proyecto Fondecyt (INTERACT) y me integré al Núcleo Milenio CYCLO y al Centro Fondap de Investigación para la Gestión Integrada del Riesgo de Desastres, CIGIDEN; dándome la oportunidad de continuar el desarrollo de mi trabajo con expertos chilenos y mantener mis colaboraciones con los equipos alemanes”.

El trabajo que dio origen al estudio publicado en Nature fue realizado por un grupo multidisciplinario de científicos, incluyendo expertos a nivel mundial en geodesia, sismología, geología y petrología. Está integrado por expertos del GFZ Potsdam, destacando el aporte de Jon Bedford  (fue su primer estudiante de doctorado, titulado en 2015); del chileno Juan Carlos Báez, del Centro Sismológico Nacional (a cargo de la red continua de estaciones de GPS en Chile); y de Mike Bevis, de la Universidad de Ohio en EEUU, quien fue pionero en la instalación de GPS en Chile en los años 80.

Las aplicaciones del estudio y futuras líneas de investigación

Volviendo al estudio publicado en Nature, la pregunta que surge tras conocer en detalle sus resultados es saber si ¿se podría afirmar que la medición de la “actividad precursora” podría tener utilidad para predecir terremotos?:

“Aunque aún estamos lejos de poder predecir terremotos, estos resultados son un avance. Una detección precisa de estos eventos puede ser usada para gatillar protocolos de monitoreo más específicos en estas zonas, alertando a los sismólogos para realizar estudios de la actividad sísmica. Éste es un paso más para avanzar en la comprensión de los procesos relacionados a los terremotos, aunque a mi juicio, estamos lejos de llegar a predecirlos”, responde el doctor Moreno.

Respecto de la aplicación a nivel macro de los hallazgos, el doctor Moreno cree que la primera alternativa sería “implementar diversos grados de alertas, como hoy ya existen en el monitoreo de la actividad volcánica”. Pero lograr que los conocimientos científicos se apliquen en las políticas públicas del país será el primer desafío a lograr: “hoy existen muy buenos científicos en ciencias de la Tierra y sismología en Chile y tenemos que empezar a romper la brecha entre la ciencia y la comunidad. Si nuestros resultados científicos no son implementados en instituciones gubernamentales, creo que se pierde parte de las aplicaciones que estas herramientas pueden proveer a la sociedad”, comenta el investigador.

Las futuras líneas de investigación del doctor Moreno y su equipo están en gran parte instaladas en el Proyecto Anillo PRECURSOR, que está liderado por seis científicos de las universidades de Concepción, de Chile, Austral y de la Santísima Concepción; además de otros 13 investigadores de diez instituciones y universidades extranjeras. Mediante el trabajo científico en PRECURSOR, se buscará avanzar en el conocimiento de la física en la generación de los procesos denominados “terremotos lentos” (imperceptibles para las personas), tratando de obtener más y mejor información de sus potenciales procesos desencadenantes o “precursores”. Junto a eso, se instalarán 15 nuevas estaciones GNSS (GPS) y 70 sismómetros en 200 kilómetros de la Región de Atacama y se realizará un experimento sismológico con la participación del GFZ, todo esto con el fin de lograr una mejor resolución y precisión en la localización de “deformaciones lentas” en diversas fallas geológicas.