Los investigadores de Caltech han desarrollado un nuevo método para estudiar la estructura de la Tierra en las profundidades de la superficie, en el límite entre la frágil corteza terrestre y el manto subyacente, una región llamada discontinuidad de Mohorovičić (Moho, para abreviar).
Como si se tratara de una ecografía, el método mide cómo las ondas sísmicas de los terremotos se reflejan en la discontinuidad de Mohorovičić y utiliza una tecnología sísmica de vanguardia llamada detección acústica distribuida (DAS, por sus siglas en inglés).
La investigación se llevó a cabo en el laboratorio de Zhongwen Zhan (PhD ’14), profesor de geofísica. Un artículo que describe el estudio aparece en la revista Science Advances el 27 de noviembre.
La investigación de Zhan se ha centrado durante mucho tiempo en el DAS, un método para transformar cables de fibra óptica como los que proporcionan Internet de alta velocidad en sismómetros improvisados. Con el DAS, los investigadores envían rayos láser a través de cables de fibra óptica; cuando el suelo tiembla (ya sea debido a un terremoto o a alguna otra perturbación como el ruido del tráfico), la luz láser rebota en el interior de los cables. Zhan y su equipo han desarrollado formas de medir esta luz láser reflejada a lo largo de los cables y deducir información sobre el temblor. De este modo, los cables actúan como conjuntos de cientos de sismómetros.
Ahora, dirigido por el ex estudiante de posgrado James Atterholt (PhD ’24), el equipo ha utilizado la tecnología DAS para obtener imágenes profundas debajo de la superficie en el límite de Moho.
Cuando se produce un terremoto, las ondas de energía sísmica se irradian hacia el exterior desde su hipocentro, el punto de origen del terremoto bajo tierra. Cuando estas ondas alcanzan el Moho, una parte de esa energía rebota de la misma manera que la luz del sol se dispersa en la superficie de un lago o una piscina.
En los continentes, el Moho se puede encontrar a profundidades que oscilan entre 20 y 70 kilómetros bajo la superficie; en el sur de California, el Moho está a unos 45 kilómetros bajo tierra. Se han hecho intentos de obtener imágenes del mismo utilizando sismómetros convencionales, pero estos esfuerzos o bien producen resultados de baja resolución, en la escala de decenas de kilómetros, o bien son prohibitivamente costosos. Con el método DAS, los investigadores pueden observar fácilmente la estructura del Moho en grandes regiones con una resolución de un kilómetro, lo que proporciona una visión mucho más detallada de esta región geológicamente importante.
«El límite de Moho es realmente interesante para los sismólogos porque nos dice qué está sucediendo dentro y entre las placas tectónicas en profundidad», dice Atterholt, que ahora es investigador postdoctoral en el Servicio Geológico de Estados Unidos. «Puede decirnos si las fallas principales penetran en el manto, cómo los procesos antiguos y contemporáneos han dejado su huella en los continentes y cuán fuerte es la corteza profunda en lugares específicos. Nuestro método se puede utilizar para observar todo tipo de regiones sísmicamente activas interesantes, incluidas aquellas sobre las que sabemos mucho, como el sur de California, y lugares donde las redes sísmicas tradicionales son escasas».
Durante dos años, el equipo utilizó un cable de fibra óptica que recorre el desierto de Mojave, en California, para medir los terremotos y cartografiar el Moho de la región. Descubrieron que la falla de Garlock, la segunda más grande del sur de California después de la de San Andrés, corta el manto y es mucho más profunda de lo que se creía anteriormente. También observaron que el Moho está significativamente deformado debajo de una zona volcánicamente activa en el norte de Mojave llamada Campo Volcánico Coso, que ilumina parte del «sistema de tuberías» de la región entre su fuente de calor en el manto y su cámara de magma en la corteza. Aunque los volcanes Coso entraron en erupción por última vez hace unos 40.000 años, la región aún contiene energía geotérmica caliente. Comprender la estructura subterránea de regiones como estas es un ejemplo del poder de la nueva tecnología.
«En las profundidades de la litosfera (la parte rígida más externa de la Tierra, que incluye la corteza y el manto superior) ocurren todo tipo de cosas, y lo que se puede hacer con DAS solo está limitado por la creatividad», afirma Atterholt.
El artículo se titula «Fine-Scale Southern California Moho Structure Uncovered with Distributed Acoustic Sensing» (Estructura de Moho a escala fina del sur de California descubierta con detección acústica distribuida). Atterholt y Zhan son los autores del estudio. La financiación fue proporcionada por la National Science Foundation y la Gordon and Betty Moore Foundation. Caltech News. Traducido al español
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