Avanzan en la predicción de sismos
"Buenos días... este es el pronóstico meteorológico y sismológico. Para hoy, se espera una temperatura promedio de 20º C con 70% de probabilidad de lluvia y tormentas eléctricas. Asimismo, se prevé un riesgo menor de 10% de que se presenten sismos mayores de 6 grados Richter con epicentro en las costas de Oaxaca o Michoacán, pero ha aumentado a 50% en esa entidad, lo que podría provocar una ruptura en corto plazo. Se recomienda a los habitantes que verifiquen su equipo de emergencia y, en caso de presentarse un movimiento telúrico, sigan las indicaciones habituales". El día que los noticieros den este tipo de información será un sueño para quienes vivimos en lugares con elevada actividad sísmica. Aunque una gran mayoría de científicos coincide en señalar que eso, cuando menos en el mediano plazo, es poco probable, existen investigaciones serias en diversos aspectos de la sismología que tienen como objetivo lograr pronósticos más concretos, parámetros más confiables y, principalmente, reducir al mínimo el riesgo de daños humanos y materiales que todavía hoy son la peor secuela de los terremotos: ¿tendremos algún día una predicción tan exacta?
El vaivén de la Tierra
Los movimientos telúricos generados en el interior de la corteza suceden todos los días y, aunque no sintamos la mayoría de ellos, el vaivén típico que llegamos a percibir es provocado por el paso de las ondas sísmicas desde el lugar donde se produjo una ruptura, llamado foco o hipocentro. Existen varios tipos de ondas sísmicas y dos son las más conocidas: las P (Pressure) son ondas de compresión que se propagan de manera similar al sonido, pero en lugar de ejercer la presión sobre el aire, lo hacen contra el terreno, que tiene características elásticas. Por su velocidad, son las primeras en ser detectadas por los aparatos, pero no son realmente peligrosas. Por el contrario, las ondas S (Shear), más lentas, se desplazan de manera transversal a la dirección de propagación; por ello, son las causantes de las oscilaciones fuertes que se perciben durante un sismo, así como de buena parte de los daños.
En sismología se emplea una amplia variedad de aparatos para detectar y estudiar los sismos y las ondas que los generan: sismógrafos que registran los movimientos de las ondas P y S, y las ondas superficiales desencadenadas por éstas; acelerómetros que miden la aceleración del terreno, e incluso tomógrafos que reconstruyen la imagen de la estructura interna de la Tierra, o satélites con cámaras infrarrojas para escudriñar debajo de su superficie.
El estudio de los aspectos sísmicos ha permitido comprender con mayor detalle los factores y las características de estos fenómenos naturales Información que no sólo nos permitiría avanzar hacia una estrategia para pronosticarlos con exactitud, sino que también ha revelado muchos de los misterios que existen en las entrañas de nuestro planeta. El doctor Shri Krishna Singh, investigador del Instituto de Geofísica de la UNAM, ofrece un ejemplo: "Ahora sabemos lo suficiente para poder calcular cómo será, en la Ciudad de México, el movimiento generado por un temblor, digamos, en Michoacán". Igualmente importante, señala, es revisar el catálogo de sismos, porque al conocer su historia, magnitud y frecuencia, y con el apoyo de la estadística, podemos calcular el peligro al que estamos expuestos.
Pronosticar un sismo implica anticipar la actividad en una región a mediano o largo plazo, sin buscar precisión temporal, sino para comprender su dinámica y desarrollar aplicaciones que permitan prevenir daños. Este tipo de pronóstico, "a pesar de que aún no sabemos lo suficiente como para estar seguros, es mucho más viable", afirma Krishna. A pesar del gran valor de esta información para reforzar los mecanismos de prevención, muchas personas, y las instituciones responsables, parecen no estar satisfechas del todo con el anuncio de que es muy probable que se produzca un sismo en cierto lugar en los próximos 30 años.
En este contexto, una alternativa viable para la prevención de temblores y terremotos ha sido aprovechar las propiedades de las ondas sísmicas en nuestro beneficio, como lo que se ha desarrollado en nuestro país con la llamada alerta sísmica, creada con tecnología nacional a partir de la experiencia que dejó el terremoto de 7.9 grados en la escala de Richter que sacudió hace 24 años la Ciudad de México.
Basada en una serie de acelerómetros, el mecanismo ha permitido conocer con mayor detalle lo que pasa en diferentes lugares del Valle de México, y ha generado casi 4 mil registros de difusión pública, que han sido aprovechados por investigadores e ingenieros, tanto para realizar mejoras en las normas y reglamentos de construcción de esta ciudad, como en trabajos científicos, señala Juan Manuel Espinosa Aranda, director fundador del Centro de Instrumentación y Registro Sísmico (CIRES), una asociación civil creada en 1986 a raíz del terremoto, con el propósito de apoyar los esfuerzos para prevenir los efectos negativos de un sismo, principalmente en la Ciudad de México.
Este ejercicio resultó en el desarrollo de la alarma sísmica. Se aprovechó tanto la distancia de algunos de los epicentros más comunes, como la relativa lentitud con que viajan las ondas S (un promedio de 4 km/s). Así, "utilizando ondas de radio, les ganamos el viaje, pues al venir desde la costa, a unos 300 km de distancia, pueden registrarse y cubrirse en 80 segundos", explica Espinosa. Los detectores iniciales se colocaron en una región conocida como "brecha de Guerrero", ya que existe allí un registro histórico de gran actividad sísmica que se suspendió de repente. Esto indicaría una acumulación suficiente de energía para detonar un movimiento telúrico de grandes proporciones, y difícilmente predecible, pues el tiempo geológico es inmenso en comparación con el humano.
El peligro constante ha endurecido los reglamentos de construcción.
A pesar de su relativa eficiencia preventiva, la alerta sísmica no deja de ser un recurso de emergencia. Por eso muchos científicos continúan investigando para encontrar la forma de predicción que dé una oportunidad de reacción mayor a los 60 segundos que ofrece la alarma. Para Shri Krishna, una predicción debe cubrir mínimo tres parámetros: un estricto marco temporal, región específica y rango limitado de magnitud. "Pero algo tan preciso se vuelve muy complicado", afirma el investigador, y agrega que no tenemos esa capacidad, porque los sismos se asocian más con funciones probabilísticas, y no con fenómenos deterministas. "Para llegar a ese conocimiento podríamos tardar cientos de años y, aun en ese caso, tendríamos que asignarles probabilidades".
No obstante, otros grupos científicos parecen alejarse de lo que la lógica dicta, que es investigar el subsuelo, y han comenzado a observar sobre sus cabezas. Con el uso de la tecnología espacial y satelital actual, se trabaja en métodos que ofrecen alguna promesa de detectar síntomas precursores de la actividad sísmica. Estos mecanismos, conocidos como Sistema de Posicionamiento Global (GPS), Radar Interferométrico de Apertura Sintética (InSAR) y, el más reciente, bautizado en la NASA como Vehículo Aéreo no tripulado con Radar de Apertura Sintética (UAVSAR), han abierto nuevos campos de investigación, y por tanto nuevas esperanzas.
El InSAR es, fundamentalmente, una técnica satelital que integra dos imágenes de radar de un área tectónica determinada y detecta cambios minúsculos en el movimiento de la superficie terrestre, incluyendo registros tan precisos que puede captar movimientos tan lentos como un milímetro por año. Su sensibilidad, combinada con la visión panorámica que ofrecen los satélites, permite a los investigadores observar pequeños movimientos y distorsiones del terreno con inmenso detalle y, con ello, inferir si existe alguna acumulación de energía. Los científicos piensan que, con la práctica, en unos 10 años podrían utilizar los datos del InSAR para detectar niveles peligrosos de concentración de energía, y producir una evaluación mensual de riesgos para cada lugar.
Esta idea llevó, en 2003, a un grupo de investigadores de la NASA, a delinear un plan a 20 años para establecer una red de satélites con estos radares. Inicialmente el proyecto se conoció como Sistema Global de Satélites para Sismos (GESS, en inglés), pero a partir de 2008 se integró dentro de otro proyecto, de nombre DESDynl, o Deformación, Estructura del Ecosistema y Dinámica del Hielo, según señala John Rundle, director del Centro de Ciencias Computacionales e Ingeniería de la Universidad de California (EU), y participante del plan. Esta es también una misión satelital con un radar InSAR, cuyo lanzamiento se espera para 2015.
Previo a ello, otro joven proyecto, el UAVSAR, recaba datos que serán de mucha utilidad para el desarrollo de la investigación. Se trata de un radar compacto que, mediante pulsos de microondas, detecta y mide deformaciones muy sutiles en la corteza terrestre. Al volar a unos 13 mil metros de altitud, reúne datos de una región específica. Tiempo después, puede sobrevolar casi exactamente el mismo lugar para recabar nueva información, que será comparada con los primeros resultados, para detectar las lentas deformaciones relacionadas con la acumulación y liberación de energía en las fallas de California, así como para elaborar mapas en tercera dimensión de los lugares observados. En su conjunto, la información se integrará en modelos computarizados que ofrecerán un panorama más claro del complejo sistema de fallas de esa región y que podría servir como base para interpretar la actividad previa de un sismo, mostrando la deformación antes, durante y después de un temblor.
Otra posibilidad es aplicar la información arrojada para examinar una metodología de pronóstico desarrollada por Rundle, que combina con éxito modelos computarizados y mediciones directas de la corteza terrestre. Desde 2002 produce "tarjetas de puntuación" para el pronóstico de sismos, en las que ha conseguido una correlación acertada de puntos de riesgo sísmico para 22 de 25 eventos con una magnitud superior a los 5 grados, en California. "El UAVSAR sobrevuela actualmente las principales regiones señaladas en nuestras ‘tarjetas de puntuación' como sitios con elevada probabilidad de sismo", explica.
Adicionalmente, el equipo de científicos busca integrar los datos del InSAR y UAVSAR en simulaciones que generen modelos más completos del comportamiento de las fallas en el tiempo. Esta idea utiliza un enfoque similar al que se usa para pronosticar el clima, donde rutinariamente se emplea el patrón climático actual para predecir algunos días inmediatos, con simulaciones numéricas del comportamiento atmosférico. De manera análoga, con la simulación numérica del deslizamiento de una falla, durante un día determinado, el grupo de Rundle desarrolla una serie probabilística que describa la posible ubicación de futuros sismos grandes. Su esperanza es conseguir, en un futuro cercano, un pronóstico confiable de sismos mayores de 6 grados con uno o dos años de anticipación, en un radio no mayor de 50 km.
Para algunos científicos el verdadero reto es lograr estructuras que no se colapsen
Otro indicio fuerte que puede servir como guía para predecir temblores es la radiación infrarroja. En las décadas de 1980 y 1990, científicos rusos y chinos observaron anomalías térmicas asociadas con sismos en Asia, con aumentos en la temperatura superficial de hasta 9º C. Más recientemente, Friedemann Freund, de la NASA, examinó datos tomados por la cámara infrarroja del satélite Terra, y descubrió, en una región del oeste de India, un calentamiento del terreno poco antes del sismo ocurrido en enero de 2001 en esa zona. Tras algunos experimentos, Freund dedujo que la causa podría ser eléctrica, debido a electrones que se desprenden poco antes de un sismo, y viajan hacia la superficie de las rocas, donde se combinan liberando radiación infrarroja. Esta interesante teoría no ha conseguido la aceptación de la mayoría de los científicos.
Otro factor que ha sido considerado precursor sísmico es el magnetismo. Algunas investigaciones han detectado pequeñas fluctuaciones en el campo magnético de un terreno poco antes de sismos fuertes, pero su causa permanece sin explicación, ni se ha podido confirmar una regularidad. Algo similar sucede con el radón, que atrajo la atención de los medios hace algunos meses, tras las declaraciones del investigador Gioacchino Giuliani, en el sentido de que había advertido al gobierno italiano que sus registros de una alta concentración de este gas sugerían la inminencia de un sismo.
La hipótesis es que poco antes de un temblor, el movimiento superficial crea pequeñas grietas por las que escapa este gas radiactivo, producido en las rocas del subsuelo como resultado de la desintegración del uranio. En efecto, el fenómeno ha sido estudiado en Rusia y China, pero en la comunidad científica internacional dedicada al tema no se piensa en general que sea muy útil, pues tampoco tiene una relación uniforme con la aparición de sismos, o tal vez no se disponga de instrumentos adecuados para registrarlo.
Durante el invierno de 1975, algunos científicos observaron cambios en la elevación del terreno y de los niveles de agua cerca del pueblo chino de Haicheng. Sumado a un aumento en la frecuencia de temblores menores, la gente afirmaba que sus animales se comportaban extrañamente. Ante el cúmulo de indicios, las autoridades ordenaron una evacuación muy afortunada, pues poco después azotó la región un sismo de 7.3 grados. Si bien cerca de 2 mil personas perdieron la vida, los funcionarios chinos aseguraron que, sin evacuación, habrían muerto más de 150 mil.
Esta historia haría pensar que vale la pena atender a cualquier precursor que pudiera anticipar un temblor, aunque eso implique tomar medidas radicales. Un problema es que el comportamiento sísmico es demasiado caótico para contar con que infaliblemente se repitan los mismos patrones. Meses después del terremoto de Haicheng, se presentó otro gran sismo en Tangshen. Esta vez no hubo aviso previo y costó la vida a 250 mil personas.
Acerca del comportamiento animal como un indicador popular, se refieren cambios en muchas especies, días o semanas antes. Perros que aúllan, roedores que salen a las calles, peces que saltan del agua, serpientes que abandonan su hibernación. El científico alemán Helmut Tributsch, en su libro When the snakes awake (Cuando las serpientes despiertan), habla sobre la posibilidad de que algunos animales perciban ciertas señales que anteceden el desastre, como corrientes electromagnéticas, ultra o infrasonidos, gases escapados de la tierra. Sin embargo, ninguno de los ejemplos ha hallado validación científica, ni ha demostrado ser invariable.
¿Llegará el día en que podamos correr por la cámara en lugar de por nuestras vidas?
El espíritu científico no cejará en su empeño por encontrar formas viables y comprobables de previsión de estos fenómenos. Sin embargo, no hay que perder de vista el fondo de la cuestión: lo verdaderamente peligroso no es el movimiento de la Tierra, sino sus consecuencias, traducidas en destrucción y muerte. Los datos que surgen de la investigación sísmica han comenzado a aumentar la seguridad para limitar esas consecuencias, endureciendo los reglamentos de construcción o desarrollando innovadoras tecnologías de ingeniería. Recapitulando la opinión de los investigadores, en primer lugar es importante saber qué podemos hacer para protegernos; pero, idealmente, las construcciones no deberían colapsarse. De hecho, si todos habitáramos edificios seguros, no tendríamos que preocuparnos por la fecha del siguiente sismo.
¿Qué es un sismo?
El especialista Hiro Kanamori, del Instituto de Tecnología de California, indica que un sismo típico es resultado de una fractura o rompimiento repentino en el interior de la Tierra, seguido por el movimiento que esto genera. En términos más amplios, es también una compleja acumulación y liberación de energía, que se produce en un medio muy heterogéneo. ¿Qué significa esto? Que habitamos un planeta complejo y animado, y una de sus manifestaciones es el movimiento continuo de las placas tectónicas.
Debajo de la corteza terrestre existe otra capa llamada manto, que tiene una parte rígida y otra fluida. Su porción más rígida, junto con la corteza, constituye la litósfera que, según la teoría más aceptada, parece "flotar" sobre la parte fluida, conocida como atenósfera. La litósfera está fragmentada, como si fuera el cascarón de un huevo cocido, y sus piezas son las placas tectónicas. Su espesor varía mucho, pero tiene un promedio de aproximadamente 100 km en las placas oceánicas y cerca de 200 km en las continentales. Aunque están en contacto permanente, fluctúan constantemente y a menudo chocan entre sí, o se montan unas sobre otras, lo que se conoce como subducción. Se piensa que, en el curso de miles de millones de años, este lento pero continuo movimiento ha arrastrado a los continentes, a partir del súper continente Pangea, hasta la posición que ocupan en la actualidad, y que continuará modificando su aspecto en el futuro lejano.
El lugar donde se encuentran dos o más placas se denomina límite o borde, y es allí donde se produce la mayor parte de los sismos, al igual que otras actividades tectónicas, como la formación de las dorsales y fosas oceánicas, de montañas y volcanes, e incluso nuevas islas. Estos límites se clasifican como divergentes, cuando las placas se alejan entre sí; transformantes, cuando tienen una fricción paralela, y convergentes, cuando chocan de frente y, como resultado, se comprimen o provocan una subducción. Un ejemplo de esto último es el límite entre la placa de Norteamérica y las placas de Cocos y de Rivera, que se tocan en la costa mexicana del Pacífico.
Durante el movimiento de subducción, una de las placas empuja a la otra por debajo, y algunas veces vence su resistencia, provocando movimientos discontinuos, de "brincos", como cuando empujamos un mueble muy pesado encima de una alfombra. Tanto en esa circunstancia, o bien si la tensión acumulada por la fricción rebasa un límite, provocando una fractura de la roca, se genera una liberación repentina de la energía acumulada, que se propaga en forma de ondas sísmicas y algunas veces puede originar fallas geológicas, como la famosa Falla de San Andrés. En ocasiones, una falla no presenta movimiento en muchísimo tiempo, pero cuando lo ha tenido durante los últimos dos millones de años, se considera activa, y su deslizamiento puede ser lento y constante, o con mayor violencia.
Existen también temblores provocados por actividades humanas, que van de la explotación de minas y pozos hasta experimentos nucleares. Asimismo, se pueden generar pequeños sismos en condiciones controladas, para revisar, por ejemplo, el comportamiento de un suelo o la estructura de un edificio.
¿Un sismógrafo portátil?
SeisMac es un software que convierte una laptop en un sismógrafo itinerante, con gráficas en tiempo real. Este programa aprovecha una función de las computadoras portátiles Apple-Macintosh, el Sudden Motion Sensor (Sensor de Movimiento Súbito, o SMS), una característica de seguridad añadida por el fabricante para proteger el disco duro y su contenido en el caso de una caída abrupta de la computadora. El SMS es, básicamente, un pequeño chip que mide la posición de la computadora en el espacio y su velocidad de desplazamiento. Para ello, utiliza la clásica referencia axial de tres dimensiones -representada por los ejes geométricos "x", "y", "z"-, sincronizadas con un detector de movimiento. En la práctica, es un diminuto acelerómetro integrado a la computadora; es decir, un sismómetro al que sólo falta la capacidad graficadora de los sismógrafos "profesionales". Y el programador Daniel Griscom remedió este faltante.
Todo comenzó como un divertido ensayo de sus conocimientos sobre Cocoa, el lenguaje informático en el que está escrito el sistema operativo Macintosh, MacOS X. En 2005, Apple lanzó al mercado las primeras laptop equipadas con la función SMS, y Griscom descifró su código y creó SeisMac, el primer sismógrafo virtual, portátil y gratuito. Inicialmente, SeisMac era casi un juguete. Pero, a mediados del 2006, la organización Incorporated Research Institutions for Seismology se interesó en el proyecto, para convertirlo en una herramienta educativa. Con su apoyo apareció la versión 2.0 y, según su autor, pronto saldrá la 3.0, "con la posibilidad de exportar información en un archivo de datos, para que puedan ser vistos en una herramienta sísmica como Global Earthquake Explorer".
Otro grupo creó la "Red atrapa sismos", o Quake Catcher Network (QCN), una iniciativa de las universidades de Stanford y de California en Riverside, que emplea acelerómetros para detectar temblores, e intercambiar datos mediante una plataforma de computación.