Imagen. / NASA

Arrastrándose, subiendo, cayendo, resbalando: algunas partes de la Tierra están en movimiento perpetuo. Los movimientos suelen ser demasiado pequeños para que los sentidos humanos los noten, pero ofrecen pistas sobre cambios más significativos que ocurren dentro de los volcanes, a lo largo de las líneas de falla y donde las placas tectónicas se encuentran y chocan. Es por eso que los científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California están utilizando herramientas avanzadas y análisis de datos creativos para encontrar y monitorear las superficies en movimiento de la Tierra. Aquí hay algunas cosas que han aprendido recientemente.

Moviendo montañas

Los geólogos una vez tuvieron que ir al campo una y otra vez para recopilar datos sobre cómo se mueve la Tierra, usando tecnología como GPS y trazando cada nueva medición en mapas topográficos. En la década de 1990, los científicos del JPL y otros lugares desarrollaron una nueva técnica de procesamiento de datos que les permitió obtener imágenes muy precisas utilizando un radar lo suficientemente pequeño como para montarlo en un avión o satélite.

A medida que estos nuevos datos comenzaron a acumularse, "fue como si estuvieras viendo mapas cobrar vida", dijo Paul Lundgren, director del grupo de Interior y Superficie de la Tierra del JPL. En algunos casos, dijo, “se podía entender casi intuitivamente el tipo de mecanismo que estaba provocando una erupción volcánica”.

La científica del JPL Cathleen Jones está sentada en el asiento de un avión y explica los datos entrantes a la piloto de la NASA Elizabeth Ruth, quien está de pie junto a ella durante un vuelo de investigación de 2021. Durante décadas, los investigadores de la NASA han estado utilizando datos de InSAR en el aire para estudiar una amplia gama de peligros de California, no solo fallas, sino también el uso excesivo de aguas subterráneas e incluso derrames de petróleo. Aquí, la científica del JPL Cathleen Jones, a la derecha, explica los datos entrantes a la piloto de la NASA Elizabeth Ruth durante un vuelo de investigación de 2021. Créditos: NASA/  JPL-Caltech

Las agencias espaciales de todo el mundo comenzaron a lanzar instrumentos satelitales utilizando la nueva tecnología, llamada radar interferométrico de apertura sintética o InSAR, y los descubrimientos de esta nueva forma de observar el planeta eran inevitables. Uno ocurrió en 2018 cuando las autoridades chilenas le pidieron al grupo de Lundgren que evaluara si un volcán llamado Nevados de Chillán podría estar a punto de entrar en erupción. Al estudiar las imágenes InSAR de un año, Lundgren no vio cambios en el pico chileno. Pero sí notó que otro volcán argentino llamado Domuyo se estaba inflando rápidamente, una señal de una posible erupción.

Al verificar datos anteriores, Lundgren y Társilo Girona (un becario postdoctoral en el JPL en ese momento que ahora está en la Universidad de Alaska, Fairbanks) descubrieron que Domuyo en realidad se había desinflado entre 2008 y 2011. Comenzó a inflarse a mediados de 2014, subiendo unas 20 pulgadas. (50 centímetros) cuando Lundgren lo vio. Domuyo alcanzó su tope en 2020 y ahora se está desinflando nuevamente sin haber entrado en erupción.

Después de un análisis adicional de los datos de temperatura de la superficie terrestre de los instrumentos satelitales del espectrómetro de imágenes de resolución moderada de la NASA, Lundgren y Girona concluyeron que mientras el magma ascendente hace que Domuyo se infle, los gases del magma pueden disiparse a través de la roca, reduciendo la presión dentro de la montaña. El gas que escapa ocasionalmente produce una pequeña explosión en las laderas, pero el volcán finalmente se desinfla sin que la presión se convierta en una gran explosión.

“Domuyo no ha entrado en erupción en los últimos 100.000 años, por lo que este comportamiento probablemente ha estado ocurriendo a lo largo del tiempo”, dijo Lundgren. "De todos modos, tenemos que seguir viéndolo".

Los científicos están buscando datos satelitales InSAR de otros volcanes en todo el mundo que se elevan y caen episódicamente. “Podría haber un comportamiento que, si pudiera entenderlo, podría predecir cuándo algo va a estallar”, dijo Lundgren.

En estas imágenes de radar interferométricas de apertura sintética del volcán argentino Domuyo, cada cambio de color se correlaciona con un cambio de unas 4 pulgadas (10 centímetros) de altura. La imagen de color sólido, a la izquierda, muestra que la altura de Domuyo se mantuvo estable entre 2013 y 2014; la imagen multicolor muestra una rápida inflación entre 2015 y 2019. Créditos: NASA / JPL-Caltech

Errores persistentes

Los terremotos ocurren en lugares donde dos lados de una línea de falla se han pegado o bloqueado. A medida que las placas tectónicas debajo de la falla continúan moviéndose, se acumula tensión en el área bloqueada hasta que la falla se rompe.

Sin embargo, no todas las fallas están bloqueadas. Tome la falla de Hayward, considerada una de las dos fallas más peligrosas de California. Con una extensión de 75 millas (120 kilómetros) a lo largo del lado este de la Bahía de San Francisco bajo tierra densamente poblada, la falla ya ha superado su promedio de 150 años entre terremotos.

“La falla de Hayward es inusual”, dijo el científico del JPL Eric Fielding. "Partes de la falla se deslizan continuamente, un movimiento que llamamos fluencia de falla". Es menos probable que las fallas progresivas produzcan grandes terremotos porque el movimiento alivia gran parte del estrés. Con datos recopilados de docenas de vuelos InSAR aerotransportados de la NASA desde 2009, Fielding y sus colegas están mapeando dónde se está arrastrando la falla de Hayward para comprender mejor cuánto es probable que se deslice en el próximo gran terremoto. Dicha información podría ayudar a los planificadores a prepararse mejor.

Zhen Liu, del JPL, está utilizando datos de InSAR, mediciones de GPS y modelos numéricos para estudiar un tipo diferente de movimiento en el noroeste del Pacífico, propenso a terremotos, donde la placa tectónica de Juan de Fuca se sumerge mar adentro bajo la placa de América del Norte. La pequeña placa de Juan de Fuca engancha la tierra sobre ella y arrastra la costa hacia el este durante unos 14 meses seguidos. Eventualmente, el estrés se vuelve demasiado grande y durante dos semanas la tierra se desliza lentamente hacia el oeste.

También se han observado eventos de deslizamiento lento como este que se repiten regularmente en Nueva Zelanda y en otros lugares. Cuando estos patrones cambian, señaló Liu, "hay cada vez más evidencia de que los eventos de deslizamiento lento pueden ser precursores de grandes terremotos". En un estudio reciente con Yingdi Luo de Caltech, Liu sugirió que el ciclo de 14 meses en el noroeste podría acelerarse antes del próximo gran terremoto.

Fielding y Liu esperan con ansias el lanzamiento en 2024 de la misión del Radar de Apertura Sintética ( NISAR ) de la Organización de Investigación Espacial de la India y la NASA, que entregará una gran cantidad de nuevos datos InSAR. NISAR observará todos los lugares de la Tierra cada 12 días, mejor cobertura que los satélites existentes, lo que aumentará las posibilidades de detectar movimientos terrestres inusuales y mejorará las capacidades de alerta temprana.

Levantamiento canadiense

Reducir los riesgos de los peligros naturales no es el único motivo para estudiar el movimiento de la superficie terrestre. Los científicos también quieren comprender cómo interactúan los procesos naturales con el cambio climático inducido por el hombre.

Un ejemplo de esto es cómo la flexión y enderezamiento de la placa tectónica de América del Norte está afectando los niveles del mar desde Florida hasta el Ártico. Durante la última edad de hielo, capas de hielo de varias millas de espesor se acumularon en la mitad norte de la placa tectónica de América del Norte, aplastándola hacia el manto debajo (30 a 50 millas, o 50 a 80 kilómetros, hacia abajo). La superficie del Canadá moderno se hundió a medida que el material del manto fluía por debajo del peso adicional, y gran parte de los Estados Unidos modernos se elevaban a medida que fluía el material desplazado.

Aunque han pasado 8000 años desde que se derritieron las capas de hielo, el manto debajo de América del Norte aún se está recuperando de la presión. El material del manto que regresa ha estado elevando la masa terrestre canadiense por encima del océano, lo suficientemente alto como para superar el aumento global del nivel del mar. Pero el flujo de material del manto hacia el norte ha causado el hundimiento de las costas este y sur de los EE. UU., lo que agrava los riesgos del aumento del nivel del mar que ha acompañado al cambio climático global.

Para comprender el curso del futuro aumento del nivel del mar, necesitamos saber más sobre este proceso natural: ¿Cuánto tiempo continuará? ¿Cuánto más se moverá el manto de rebote? Los científicos están desarrollando modelos informáticos de los procesos de la Tierra sólida para ayudar a responder estas preguntas. Recientemente, el científico del JPL, Donald Argus, ha estado utilizando datos de los satélites NASA-German Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) y de GPS y mediciones del nivel del mar para comenzar a evaluar la adherencia (viscosidad) del manto, que afecta la tasa de recuperación de la superficie. . “Dependemos de GRACE para las estimaciones de la pérdida de nieve y hielo y para comprender el aumento del nivel del mar, pero hay que obtener el modelo correcto”, dijo Argus.

Autor

NASA

La Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio, más conocida como NASA (por sus siglas en inglés, National Aeronautics and Space Administration), es la agencia del gobierno estadounidense responsable del programa espacial civil, así como de la investigación aeronáutica y aeroespacial.