Los terremotos permiten obtener imágenes sísmicas del subsuelo superficial de la Tierra

Los terremotos, las señales sísmicas generadas por las tormentas eléctricas, se han aprovechado como una herramienta novedosa para obtener imágenes del subsuelo poco profundo de la Tierra, lo que marca un gran avance en la investigación geofísica. Un equipo de científicos dirigido por Tieyuan Zhu, profesor asociado de geociencias en Penn State, ha demostrado con éxito el potencial de estas ondas acústicas atmosféricas para proporcionar imágenes detalladas de estructuras subterráneas. Publicado en Science Advances el 21 de agosto, su trabajo describe un método que utiliza cables de fibra óptica existentes para detectar y analizar terremotos eléctricos, ofreciendo una alternativa rentable y ecológica a las técnicas sísmicas tradicionales.

El cable de fibra óptica de 5 millas de largo, originalmente instalado para telecomunicaciones, fue reutilizado como una red de sensores. Al emplear la tecnología de detección acústica distribuida (DAS), los investigadores capturaron cambios mínimos en las propiedades físicas de la fibra causadas por las ondas sísmicas que viajan a través del suelo. Estas ondas se originan en los truenos, que generan pulsos acústicos de baja frecuencia que viajan a través del aire y eventualmente transfieren energía al suelo, creando señales sísmicas detectables. La capacidad de rastrear esta transición del sonido atmosférico al movimiento del suelo representa una innovación clave en el campo de la geofísica.

Las imágenes sísmicas tradicionales se basan en instrumentos costosos, desplegados manualmente o métodos pasivos que dependen de la actividad sísmica natural, como los terremotos. Sin embargo, estos enfoques enfrentan limitaciones en regiones con sismicidad limitada, como el centro y el este de los Estados Unidos, donde la actividad sísmica es relativamente escasa. El método de terremoto supera este desafío al utilizar la ocurrencia constante de tormentas eléctricas, que pueden ser frecuentes incluso en zonas no sísmicas.

Además, el uso de la infraestructura de fibra óptica existente elimina la necesidad de una configuración extensa, lo que la hace particularmente útil en entornos remotos o fuertemente regulados como el Ártico o los centros urbanos. Nolan Roth, autor principal del estudio y actualmente investigador postdoctoral en la Universidad Estatal de Ohio, enfatizó la complejidad de los intentos anteriores de usar el trueno para imágenes sísmicas.

Con el DAS, el equipo logró un detalle sin precedentes al registrar cientos de puntos de datos por segundo a lo largo de la fibra, lo que les permitió mapear la transformación de la energía acústica atmosférica en ondas sísmicas con una precisión notable. Este nivel de precisión había eludido previamente a los investigadores que trabajaban con métodos similares. Las implicaciones de este descubrimiento van más allá de la curiosidad académica. Una mejor comprensión de cómo las transferencias de energía entre la atmósfera y la Tierra sólida podrían mejorar nuestra capacidad para monitorear riesgos geológicos como sumideros y deslizamientos de tierra. También ofrece nuevos conocimientos sobre la evaluación de recursos, incluidos los depósitos de agua subterránea y minerales, así como la actividad volcánica y magmática.

Según Zhu, la técnica proporciona una oportunidad única para explorar las interacciones dinámicas entre la superficie de la Tierra y su atmósfera, lo que podría conducir a modelos más precisos del comportamiento del subsuelo. A medida que avanza la investigación, el equipo planea expandir sus experimentos a otros lugares con diferentes condiciones geológicas, con el objetivo de validar la fiabilidad del método de truenos en diferentes entornos. La integración de redes de fibra óptica avanzadas con análisis geofísico abre posibilidades emocionantes para la exploración futura, demostrando cómo las tecnologías emergentes pueden transformar nuestra comprensión del planeta.