Dos minutos después de que la placa tectónica más grande del mundo se estremeciera frente a las costas de Japón, la agencia meteorológica del país emitió su advertencia final a unos 50 millones de residentes: un terremoto de magnitud 8,1 había generado un tsunami que se dirigía a la costa. Pero no fue hasta horas después de la llegada de las olas que los expertos midieron el tamaño real del terremoto de Tohoku del 11 de marzo de 2011. En última instancia, alcanzó una magnitud de 9, liberando más de 22 veces la energía predicha por los expertos y dejando al menos 18.000 muertos, algunos en áreas que nunca recibieron la alerta. Ahora, los científicos han encontrado una manera de obtener estimaciones de tamaño más precisas y más rápidas, mediante el uso de algoritmos informáticos para identificar la estela de las ondas gravitacionales que se disparan desde la falla a la velocidad de la luz.
“Esto es completamente nuevo [way to recognize] terremotos de gran magnitud”, dice Richard Allen, sismólogo de la Universidad de California, Berkeley, que no participó en el estudio. “Si tuviéramos que implementar este algoritmo, tendríamos mucha más confianza de que este es un terremoto realmente grande, y podríamos enviar esa alerta a un área mucho más grande antes”.
Los científicos suelen detectar los terremotos mediante el seguimiento de las vibraciones del suelo, u ondas sísmicas, con dispositivos llamados sismómetros. La cantidad de advertencia anticipada que pueden brindar depende de la distancia entre el terremoto y los sismómetros, y la velocidad de las ondas sísmicas, que viajan a menos de 6 kilómetros por segundo. Las redes en Japón, México y California brindan segundos o incluso minutos de advertencia anticipada, y el enfoque funciona bien para temblores relativamente pequeños. Pero más allá de la magnitud 7, las ondas sísmicas pueden saturar los sismómetros. Esto hace que los terremotos más destructivos, como el terremoto de Tohoku en Japón, sean los más difíciles de identificar, dice Allen.
Recientemente, los investigadores involucrados en la búsqueda de ondas gravitacionales (ondas en el espacio-tiempo creadas por el movimiento de objetos masivos) se dieron cuenta de que esas señales de gravedad, que viajan a la velocidad de la luz, también podrían usarse para monitorear terremotos. “La idea es que tan pronto como la masa se mueve en cualquier lugar, el campo gravitatorio cambia y… todo lo siente”, dice Bernard Whiting., un físico de la Universidad de Florida que trabajó en el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser. “Lo sorprendente fue que la señal estaría presente incluso en los sismómetros”.
Efectivamente, en 2016, Whiting y sus colegas informaron que los sismómetros regulares podrían detectar estas señales de gravedad. Los terremotos provocan grandes cambios de masa; esos cambios emiten efectos gravitacionales que deforman tanto los campos gravitatorios existentes como el suelo debajo de los sismómetros. Al medir la diferencia entre estos dos, los científicos concluyeron que podrían crear un nuevo tipo de sistema de alerta temprana de terremotos. Las señales gravitacionales aparecen en los sismómetros antes de la llegada de las primeras ondas sísmicas, en una parte del sismograma que tradicionalmente se ignora. Al combinar señales de docenas de sismómetros uno encima del otro, los científicos pueden identificar patrones para interpretar el tamaño y la ubicación de grandes eventos, dice Whiting.
Ahora, Andrea Licciardi, un postdoctorado en la Universidad de Côte d’Azur, y sus colegas han construido un algoritmo de aprendizaje automático para hacer ese reconocimiento de patrones. Entrenaron el modelo en cientos de miles de terremotos simulados antes de probarlo en el conjunto de datos reales de Tohoku. El modelo predijo con precisión la magnitud del terremoto en unos 50 segundos—más rápido que otros sistemas de alerta temprana de última generación, informan los investigadores hoy en Comunicaciones de la naturaleza.
“Es más que la semilla de una idea: han demostrado que se puede hacer”, dice Whiting. “Lo que mostramos fue una prueba de principio. Lo que están mostrando es una prueba de implementación”.
Las señales de gravedad son demasiado débiles para detectar terremotos de magnitud inferior a 8,3 con la tecnología actual, y es poco probable que el sistema proporcione una advertencia mucho más avanzada en zonas de terremotos que ya están cubiertas por sismómetros. Pero podría ofrecer estimaciones de tamaño más fiables de terremotos de gran magnitud, lo cual es crucial, especialmente para predecir tsunamis, que a menudo tardan entre 10 y 15 minutos más en llegar, dice Allen. Con esta técnica, los sismólogos en Japón podrían haber determinado con precisión la magnitud de Tohoku y emitido alertas adecuadas «1 o 2 minutos después del comienzo del terremoto», dice Jean-Paul Ampuero, sismólogo también de la Universidad de Côte d’Azur y coautor de el papel. “En 2011, tomó horas. Hubiera sido fantástico”.
Pero la tecnología aún no está operativa: no ha procesado datos en tiempo real. El modelo está configurado para implementarse en Japón, pero solo para terremotos generados por una zona de falla específica que probablemente genere «grandes». El algoritmo debe entrenarse por separado para su uso en diferentes regiones, y los investigadores lo están haciendo actualmente para redes sísmicas en Perú y Chile, dice Licciardi. Aún así, «Tenemos un algoritmo de primera generación… eso es un gran paso adelante», dice Allen. «Ahora vamos a ver si realmente funciona».
