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Artículo publicado por Julia Rosen el 21 de diciembre de 2015 en Science Magazine

Si preguntas a los sismólogos cuándo serán capaces de predecir los terremotos, la respuesta, normalmente será: en algún momento entre un futuro lejano, y nunca. Aunque ha habido algunas aproximaciones prometedoras, la historia de la predicción de terremotos está repleta de ideas que no llegaron a ningún sitio, y pseudociencia. Sin embargo, algunos científicos piensan que la corteza de la Tierra puede dar pistas antes de su ruptura, en forma de anomalías electromagnéticas en el terreno y en la atmósfera, que tienen lugar entre minutos y días antes del terremoto. La semana pasada, en la reunión de otoño de la Unión Geofísica Americana, los investigadores compartieron sus ideas sobre estos fenómenos — y cómo podrían usarse para predecir terremotos letales.

Terremoto en San Francisco

Terremoto de San Francisco en 1906

Kosuke Heki, geofísico de la Universidad de Hokkaido en Sapporo, Japón, se interesó inicialmente por el tema cuando observó un aumento del contenido total de electrones en la ionosfera — la capa cargada más externa de la atmósfera — sobre Tohoku unos 40 minutos antes del terremoto de magnitud 9.0 de 2011. Heki había usado durante mucho tiempo datos GPS para estudiar las respuestas ionosféricas a los terremotos, que tienen lugar cuando súbitos movimientos de la corteza terrestre reverberan a través de la atmósfera. Las perturbaciones ionosféricas interfieren con la comunicación entre los satélites GPS y los receptores, dejando una huella característica en frecuencias de radio específicas que los investigadores pueden analizar fácilmente.

En 2011, Heki era escéptico acerca de los precursores electromagnéticos pero, desde entonces, ha usado el creciente conjunto mundial de estaciones GPS para identificar señales similares antes de nueve grandes terremotos, explicó en la conferencia. Además, Heki ha encontrado que las anomalías previas preceden a terremotos más fuertes, reflejando, potencialmente, el mayor tiempo necesario para iniciar la ruptura a través de segmentos de una falla de mayor tamaño. Ahora, dice, está convencido de que realmente hay algo de interés: “Ver es creer”.

Sin embargo, los científicos aún tienen que ponerse de acuerdo sobre el mecanismo por el cual la corteza crea estas señales electromagnéticas. Una idea es que las rocas pueden generar cargas positivas cuando se calientan, o sufren tensiones durante la formación del terremoto, comenta Friedemann Freund, profesor adjunto de física en la Universidad Estatal de San José, en California, y científico senior del Centro de Investigación Ames de la NASA en Mountain View, California. “Cuando aplicas tensión a una roca, se convierte en una batería”, coment Freund. “No en una batería electroquímica como la que hay en tu coche, sino un nuevo tipo de batería semiconductora que produce electrones y huecos”.

Estos “huecos” son cargas positivas que proceden de defectos moleculares conocidos como enlaces peroxi, que tienen lugar en la mayor parte de rocas cristalinas, e implican a dos átomos de oxígeno unidos entre sí, en lugar de al silicio u otro elemento. A altas temperaturas y presiones, los enlaces peroxi se rompen, provocando la atracción de un electrón de un átomo vecino, y dejando tras de sí un “hueco” cargado positivamente. Esto crea una reacción en cadena de electrones que fluyen hacia el defecto peroxi, creando una nube de cargas positivas alejándose, potencialmente, hasta la superficie y más allá.

Con las rocas, comenta Freund, “cuanto más rápidamente les aplicas tensión, más electricidad tienes disponible”. Dice que este mecanismo podría explicar numerosas observaciones de extraños eventos antes de los terremotos, como luces misteriosas que emanan del terreno y la supuesta tendencia a que se vuelvan locas las agujas de las brújulas. Tales cargas positivas pueden también propagarse hacia la atmósfera para provocar las perturbaciones ionosféricas vistas por Heki y otros, aunque el proceso exacto sigue sin estar claro.

Freund y sus colaboradores, incluyendo a John Scoville, físico de la Universidad Estatal de San José y el Instituto SETI, han demostrado el comportamiento semiconductor de las rocas en experimentos de laboratorio, donde dejan caer una masa de 90 kilogramos sobre una losa de roca ígnea. Los pulsos electromagnéticos que crean en sus experimentos son más cortos y débiles que los observados antes de los terremotos, pero Scoville atribuye esto a las enormes diferencias de escala. “No podemos recrear los volúmenes de roca que se encuentran activos en la Tierra durante los terremotos”, comenta.

Los pulsos que vieron en el laboratorio tienen la misma forma — aumentando más rápidamente de lo que caen — que los vistos en el terreno. En la reunión, Jorge Heraud de la Pontificia Universidad Católica de Perú, en Lima, informó de que su equipo ha detectado pulsos magnéticos más de dos semanas antes de los recientes terremotos cerca de Lima, usando un par de magnetómetros terrestres diseñados específicamente para buscar los precursores de los terremotos. Además, Heraud dice que su equipo ha identificado con éxito las posiciones y profundidades de señales de futuros terremotos, enviando una carga a sus colegas en la universidad con antelación.

Aunque los magnetómetros pueden ser capaces de captar señales precursoras en la rocas de superficie, tienen un gran problema: deben estar situados e menos de 100 kilómetros del epicentro. Por esta razón, Angelo de Santis, director de investigación en el Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología en Roma, y otros han optado por los satélites para lograr una visión global de lo que sucede en la atmósfera antes de los terremotos. A través de una nueva iniciativa de investigación llamada SAFE, de Santis y sus colegas contrastarán los datos procedentes de los satélites Swarm de la Agencia Espacial Europea, lanzados en 2013, con los dispositivos tradicionales de monitorización de terremotos, como sismómetros y estaciones GPS.

Su objetivo, señala de Santis, es comprender el vínculo entre la corteza terrestre y la atmósfera. “Si comprendes la física, duplicas las posibilidades de hacer una predicción”, apunta. También estudiarán anteriores terremotos para identificar cualquier patrón que preceda a las rupturas conocidas, y luego verán si esos mismos patrones preceden a futuros terremotos. En la conferencia ya informaron de hallazgos de anomalías atmosféricas antes del terremoto  de 2014 en Iquique, Chile, y el reciente desastre en Nepal.

Sin embargo, muchos sismólogos se mantienen escépticos, incluyendo a Tom Jordan, director del Centro de Terremotos del Sur de California en Los Ángeles, que dirigió un informe sobre predicción de terremotos encargado por el gobierno italiano tras el letal terremoto de L’Aquila en 2009. “Concluimos que no había pruebas de que los precursores electromagnéticos o ionosféricos proporcionen información de antemano sobre terremotos”, dice Jordan.

Después de todo, la verdadera predicción de terremotos requeriría determinar previamente el momento, posición, y magnitud de un sismo. Por el momento, los investigadores han buscado principalmente anomalías después del hecho. Esto está bien, dado que los investigadores no consideran que encontrar algo sea una confirmación de sus hipótesis, explica Jeffrey Love, geofísico en USGS en Denver. “La prueba de fuego es siempre predecir algo que aún no ha tenido lugar”, explica Love. Una posibilidad, frecuentemente citada por los críticos, es que estos precursores son simples coincidencias que surgen del hecho de que la Tierra y la ionosfera son lugares muy ruidosos, geomagnéticamente hablando.

Otro tema más problemático es que muchos sismólogos están convencidos, tras décadas de escrutinio, de que la corteza no sufre grandes cambios que produzcan señales precursoras antes de su ruptura. Y, si no sucede nada de esto, no está claro que predijeran la magnitud de un próximo terremoto — el parámetro más crítico. “Si esto es así, que todos los terremotos empiezan igual, y que un gran terremoto simplemente es uno que llega más lejos y dura más, entonces supone un jarro de agua fría para la idea de la predicción de los terremotos a partir de sus precursores”, señala Michael Blanpied del Programa de Peligros de Terremotos de USGS.

Blanpied cree que es improbable que las señales electromagnéticas — o cualquier otro precursor, para el caso — resulte ser una señal definitiva, pero cree que merece la pena prestarles atención, especialmente dado que los investigadores recopilan cada vez más datos procedentes de una red de sensores en expansión. “Puede que los terremotos sólo sean predecibles a un nivel muy marginal”, comenta, que puede aparecer sólo estudiando grandes conjuntos de datos.

Merece la pena seguir este tipo de posibilidades, dice Craig Dobson, científico y director de la sede central de la NASA en Washington, D.C., cuya división patrocina investigaciones como las de Freund. Como estrategia de inversión dirigida a reducir los devastadores daños de los terremotos, “es bueno apoyar algunas cosas que pueden tener potencial para amortizarla, pero parecen arriesgadas y no necesariamente parte de la corriente principal”, explica Dobson. “En última instancia, muchas veces es así como se logran los grandes avances”.

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