Un nuevo método que utiliza cables de fibra óptica identificó el sistema previamente escondido y puede revelar más sorpresas sísmicas en todo el mundo.

En la Bahía de Monterey, a pocos kilómetros al sureste de Santa Cruz, California, se ha encontrado un grupo de fallas nunca antes visto que acechan en el fondo del océano.

Estas nuevas arrugas en la corteza terrestre, descritas en un artículo publicado hoy en Science, siguen siendo en gran medida un misterio. No podemos decir mucho sobre su tamaño, forma o cuán activos son. Aún así, los hallazgos muestran que incluso en uno de los rincones más estudiados sísmicamente del planeta, los mapas de fallas del suelo oceánico contienen agujeros enormes. Ese es un gran problema, porque si no sabemos dónde están las fallas del fondo marino, las comunidades costeras van a estar a oscuras ante cualquier amenaza de terremoto o tsunami que puedan presentar.

La nueva investigación también ofrece una solución a nuestro pozo ciego tectónico: Podemos aprovechar los cientos de miles de kilómetros de cables de fibra óptica que envían correos electrónicos, tweets y mensajes de vídeo a través de la Tierra todos los días. Los científicos descubrieron las fallas offshore más nuevas conocidas de California tomando prestado un cable de fibra óptica del tamaño de una manguera de jardín que se extiende por el fondo marino de la Bahía de Monterey y convirtiéndolo en un conjunto sísmico ad-hoc. (Averigüe también cómo los investigadores usaron los antiguos registros aztecas para encontrar un riesgo sísmico previamente desconocido en México.)

Los investigadores esperan que este nuevo método pueda ser utilizado algún día para recolectar tesoros de datos sísmicos en las principales ciudades que ya están rodeadas por redes de cables de telecomunicaciones de fibra óptica, pero que no cuentan con el presupuesto ni el espacio físico para instalar miles de sismómetros. Mientras tanto, los cables ubicados directamente frente a las costas de los principales centros de población podrían ser ligeramente reequipados para que sirvan como columna vertebral de los nuevos sistemas de alerta temprana.

«Las posibilidades son bastante grandes», dice el coautor del estudio Craig Dawe, del Monterey Bay Aquarium Research Institute. «En todo el mundo, hay mucho cable de fibra óptica desplegado.»

Iluminación del fondo marino
En todo el oeste de Estados Unidos, una densa red de estaciones sísmicas proporciona a los geólogos un flujo constante de información sobre el movimiento en la corteza terrestre, lo que les permite monitorear zonas de fallas famosas por su actividad y detectar nuevos temblores en cualquier momento. Pero una vez que se navega en aguas del Pacífico, el número de estaciones de escucha sísmica disminuye drásticamente. Nuestros mapas de fallas también se vuelven más irregulares, lo que significa que a menudo no sólo somos sordos a los terremotos submarinos, sino que no estamos totalmente seguros de dónde buscarlos.

«En tierra, tenemos la idea de que entendemos todo sobre la corteza terrestre», dice el autor principal del estudio, Nate Lindsey, candidato al doctorado en la Universidad de California, Berkeley. «Pero fuera de la costa, es como las farolas: cuando se ilumina el fondo del mar, se ve algo. No tenemos mucha iluminación». (Incluso en tierra, todavía estamos aprendiendo sobre sistemas de fallas, como esta falla recientemente reevaluada bajo Los Ángeles que se suponía inactiva.)

Lindsey y sus colegas ahora están tratando de alegrar las profundidades con una técnica emergente llamada detección acústica distribuida. El método consiste en disparar pulsos de luz láser a través de un cable de fibra óptica hasta que encuentra variaciones muy pequeñas de densidad en los cables de vidrio que hacen que la luz rebote hacia su fuente. Esas variaciones están influenciadas por el movimiento en el suelo, lo que significa que los sismólogos pueden usar los patrones de retrodispersión para detectar terremotos o incluso descubrir nuevas estructuras de fallas.

«Podemos tener información como la que nos daría un sismómetro si hubiera un sismómetro cada dos metros», dice Philippe Jousset, un geofísico del Centro Alemán de Investigaciones Geocientíficas de la GFZ que no estaba involucrado con el documento. «Podemos aumentar la resolución espacial en un factor de cien, tal vez más.»

Lindsey y sus colegas pasaron cerca de ocho meses validando la técnica mediante la recolección de mediciones con un cable de tierra del Departamento de Energía de los Estados Unidos cerca de Sacramento. Luego, en marzo de 2018, se presentó la oportunidad de probar el método en el mar cuando el cable científico del Monterey Accelerated Research System, o MARS, se desconectó para su mantenimiento programado.

Normalmente, este haz de cables de fibra óptica de 32 millas de largo lleva la energía a un observatorio permanente en alta mar. Pero durante cuatro días, Lindsey y sus colegas dispararon luz láser a través del cable, que de otro modo estaría apagado, y recolectaron datos sísmicos. La luz viajó hasta unas 12 millas, creando efectivamente una red de 10.000 sismómetros submarinos.

Durante el experimento, un terremoto de magnitud 3.4 sacudió la costa cerca de Gilroy, California. Las ondas sísmicas del evento ondulaban a través del lecho marino, dispersando parte de su energía a medida que se movían a través de las zonas de fallas e iluminando el cluster offshore que no se veía antes.

Cambiador de juego sísmico
Ahora que el equipo ha demostrado que el método funciona en alta mar, están deseosos de ver cómo se aplica en otros entornos oceánicos, en particular en las regiones costeras que se enfrentan a amenazas sísmicas conocidas.

Este tipo de escucha sísmica tiene actualmente un alcance limitado de unas pocas docenas de millas como máximo en términos de distancia lateral. Pero eso podría iluminar una gran cantidad de ambientes marinos mal estudiados, como la zona de subducción de Cascadia en el noroeste del Pacífico, para un monitoreo sísmico detallado. (Averigüe sobre una placa tectónica que está «muriendo» bajo Oregón y lo que eso significa para la zona de Cascadia.)

Las fibras submarinas ya presentes en las costas de Oregón y el estado de Washington «podrían ponerse en servicio para proporcionar datos para el monitoreo de tsunamis y terremotos y la alerta temprana y para estudios científicos básicos de un reino oscuro», dice Paul Bodin, gerente de la red de la Red Sísmica del Noroeste del Pacífico, en un correo electrónico. El nuevo estudio, añade, proporciona una «mirada de 4 días a través del ojo de la cerradura» de lo que algún día estaremos haciendo las 24 horas del día, los 7 días de la semana».

Y aunque encontrar nuevas fallas a lo largo de esta parte de la plataforma continental de California no es demasiado sorprendente, dado que es un área sísmicamente muy activa, más investigación ayudará a los científicos a evaluar la estructura de estos grabados tectónicos y determinar si representan algún peligro.

El equipo de Lindsey espera finalmente cooptar el cable MARS durante aproximadamente un año para recopilar datos adicionales sobre el entorno sísmico. Dawe señala que el reciente experimento sólo fue capaz de iluminar una parte del fondo marino que atraviesa el cable MARS, pero con un mayor refinamiento tecnológico, los científicos podrían ser capaces de iluminar toda su longitud, y eso podría conducir a descubrimientos más inesperados.

«Si pudiéramos controlar toda la longitud, seríamos capaces de trazar un mapa de las fallas hasta el final», dice. «Entonces, es un cambio de juego.»

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