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La geometría como predictor revolucionario de terremotos

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La geometría como predictor revolucionario de terremotos

Investigadores de la Universidad de Brown han descubierto que la geometría de las redes de fallas, más que solo la fricción en las líneas de falla, influye significativamente en la ocurrencia y la intensidad de los terremotos. Crédito: SciTechDaily.com

Los investigadores de la Universidad de Brown descubrieron que la geometría de las fallas, incluidas las desalineaciones y las estructuras complejas dentro de las zonas de fallas, juega un papel crucial en la determinación de la probabilidad y la fuerza de los terremotos. Este hallazgo, basado en estudios de fallas en California, desafía las opiniones tradicionales que se centran principalmente en la fricción.

Al examinar de cerca la composición geométrica de las rocas que causan los terremotos, los investigadores de la Universidad de Brown están añadiendo un nuevo giro a una creencia arraigada sobre la causa inicial de los terremotos.

Repensar la dinámica de los terremotos

La investigación, descrita en un artículo publicado recientemente en la revista Naturaleza, revela que la forma en que se alinean las redes de fallas juega un papel crítico a la hora de determinar dónde ocurrirá un terremoto y qué tan fuerte será. Los resultados desafían la noción más tradicional de que es principalmente el tipo de fricción que ocurre en estas fallas lo que determina si los terremotos ocurren o no, y podrían mejorar la comprensión actual de cómo funcionan los terremotos en la Tierra.

«Nuestro artículo presenta una imagen muy diferente de por qué ocurren los terremotos», dijo el geofísico de Brown Victor Tsai, uno de los autores principales del artículo. «Y esto tiene implicaciones muy importantes para saber dónde esperar terremotos y dónde no esperarlos, así como para predecir dónde ocurrirán los terremotos más devastadores».

Puntos de vista tradicionales sobre la mecánica de terremotos.

Las líneas de falla son los límites visibles en la superficie del planeta donde las placas rígidas que forman la litosfera de la Tierra se rozan entre sí. Tsai dice que durante décadas, los geofísicos han explicado que los terremotos ocurren cuando las tensiones en las fallas se acumulan hasta el punto en que las fallas se deslizan o rompen rápidamente una encima de la otra, liberando la presión acumulada en una acción conocida como comportamiento de deslizamiento.

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Los investigadores plantean la hipótesis de que el rápido deslizamiento y los intensos movimientos del suelo posteriores son el resultado de la fricción inestable que puede ocurrir en las fallas. Por el contrario, la idea es que cuando la fricción es estable, las placas se deslizan lentamente unas contra otras sin que se produzcan terremotos. Este movimiento fluido y constante también se conoce como fluencia.

Nuevas perspectivas sobre el comportamiento de la línea de falla

«La gente ha tratado de medir estas propiedades de fricción, por ejemplo, si la zona de la falla tiene fricción inestable o estable, y luego, basándose en mediciones de laboratorio, intentan predecir si habrá un terremoto allí o no», dijo Tsai. dicho. «Nuestros resultados sugieren que puede ser más relevante examinar la geometría de las fallas en estas redes de fallas, ya que puede ser la geometría compleja de las estructuras alrededor de estos límites la que crea este comportamiento inestable versus estable».

La geometría a considerar incluye las complejidades de las estructuras rocosas subyacentes, como curvas, huecos y tramos. El estudio se basa en el modelado matemático y la investigación de zonas de fallas en California utilizando datos del Servicio Geológico de EE. UU. y la Base de datos de fallas cuaternarias del Servicio Geológico de California.

Ejemplos detallados e investigaciones previas.

El equipo de investigación, que también incluye al estudiante graduado de Brown, Jaeseok Lee, y al geofísico de Brown, Greg Hirth, ofrece un ejemplo más detallado para ilustrar cómo ocurren los terremotos. Se dice que los defectos que se rozan entre sí tienen dientes dentados como el filo de una sierra.

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Cuando hay menos dientes o dientes menos afilados, las rocas se deslizan unas sobre otras con más facilidad, lo que permite el deslizamiento. Pero cuando las estructuras rocosas de estas fallas son más complejas e irregulares, estas estructuras se adhieren unas a otras y se atascan. Cuando esto sucede, acumulan presión y eventualmente tiran y empujan cada vez más fuerte, se rompen, alejándose unos de otros y provocando terremotos.

Implicaciones de la complejidad geométrica

El nuevo estudio se basa en Trabajo anterior examinando por qué algunos terremotos generan más movimiento del suelo que otros terremotos en diferentes partes del mundo, a veces incluso aquellos de magnitud similar. El estudio demostró que la colisión de bloques dentro de una zona de falla durante un terremoto contribuye significativamente a la generación de vibraciones de alta frecuencia y generó la idea de que la complejidad geométrica debajo de la superficie también desempeñaba un papel en dónde y por qué ocurrían los terremotos.

Desalineación e intensidad del terremoto

Al analizar datos de las fallas de California, incluida la famosa falla de San Andrés, los investigadores descubrieron que las zonas de falla con una geometría compleja debajo, lo que significa que las estructuras no estaban tan alineadas, parecían tener movimientos del suelo más fuertes que las zonas de falla geométricamente menos complejas. zonas de falla. Esto también significa que algunas de estas áreas experimentarían terremotos más fuertes, otras experimentarían terremotos más débiles y otras no sufrirían ningún terremoto.

Los investigadores determinaron esto basándose en la desalineación promedio de las fallas analizadas. Esta tasa de desalineación mide qué tan estrechamente están alineadas las fallas en una determinada región y si todas van en la misma dirección en lugar de en muchas direcciones diferentes. El análisis reveló que las zonas de fallas donde las fallas están más desalineadas causan episodios de deslizamiento en forma de terremotos. Las zonas de falla donde la geometría de la falla estaba más alineada facilitaron un desplazamiento suave de la falla sin terremotos.

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«Comprender cómo se comportan las fallas como sistema es esencial para comprender por qué y cómo ocurren los terremotos», dijo Lee, el estudiante graduado que dirigió el trabajo. «Nuestra investigación indica que la complejidad de la geometría de la red de fallas es el factor clave y establece conexiones significativas entre conjuntos de observaciones independientes y las integra en un nuevo marco».

Direcciones futuras en la investigación de terremotos

Los investigadores dicen que es necesario trabajar más para validar completamente el modelo, pero este trabajo inicial sugiere que la idea es prometedora, particularmente porque la alineación o desalineación de las fallas es más fácil de medir que las propiedades de fricción de las fallas. Si es válido, el trabajo algún día podría integrarse en modelos de predicción de terremotos.

Eso todavía está muy lejos por ahora, a medida que los investigadores comienzan a planear cómo aprovechar el estudio.

«Lo más obvio en el futuro es intentar ir más allá de California y ver cómo se mantiene ese modelo», dijo Tsai. «Esta es potencialmente una nueva forma de entender cómo ocurren los terremotos».

Referencia: “La geometría de la red de fallas influye en el comportamiento de fricción de los terremotos” por Jaeseok Lee, Victor C. Tsai, Greg Hirth, Avigyan Chatterjee y Daniel T. Trugman, 5 de junio de 2024. Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07518-6

La investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias. Además de Lee, Tsai y Hirth, el equipo también incluía a Avigyan Chatterjee y Daniel T. Trugman de la Universidad de Nevada, Reno.

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

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Los astrónomos creen haber comprendido cómo y cuándo se formó la mancha roja de Júpiter

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Los astrónomos creen haber comprendido cómo y cuándo se formó la mancha roja de Júpiter
Agrandar / Imagen mejorada de Juno de la Gran Mancha Roja de Júpiter en 2018. Probablemente no sea la misma que la observada por Cassini en el siglo XVII.

El planeta Júpiter es particularmente conocido por su Gran Mancha Roja, un vórtice giratorio en la atmósfera del gigante gaseoso que existe desde al menos 1831. Pero cómo se formó y su edad siguen siendo temas de debate. Los astrónomos del siglo XVII, incluidos Giovanni Cassini, también informaron de un punto similar en sus observaciones de Júpiter, al que denominaron «punto permanente». Esto llevó a los científicos a preguntarse si el lugar observado por Cassini era el mismo que vemos hoy. Ahora tenemos la respuesta a esta pregunta: las manchas no son iguales, según un nuevo papel publicado en la revista Geophysical Research Letters.

«A partir de mediciones de tamaños y movimientos, dedujimos que es muy poco probable que la Gran Mancha Roja actual sea la 'Mancha Permanente' observada por Cassini», dijo el coautor Agustín Sánchez-Lavega de la Universidad del País Vasco en Bilbao, España. «La 'Mancha Permanente' probablemente desapareció entre mediados del siglo XVIII y XIX. En este caso, ahora podemos decir que la longevidad de la Mancha Roja supera los 190 años».

El planeta Júpiter era conocido por los astrónomos babilónicos de los siglos VII y VIII a. C., así como por los antiguos astrónomos chinos; Las observaciones de este último darían lugar finalmente al zodíaco chino en el siglo IV a. C., con su ciclo de 12 años basado en la órbita del gigante gaseoso alrededor del Sol. En 1610, ayudado por la aparición de los telescopios, Galileo Galilei observó las cuatro lunas más grandes de Júpiter, reforzando así el modelo heliocéntrico copernicano del sistema solar.

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(a) Pintura de Júpiter de 1711 de Donato Creti que muestra la mancha rojiza permanente.  (b) 2 de noviembre de 1880, dibujo de Júpiter realizado por EL Trouvelot.  (c) 28 de noviembre de 1881, dibujo de TG Elger.
Agrandar / (a) Pintura de Júpiter de 1711 de Donato Creti que muestra la mancha rojiza permanente. (b) 2 de noviembre de 1880, dibujo de Júpiter realizado por EL Trouvelot. (c) 28 de noviembre de 1881, dibujo de TG Elger.

Dominio publico

Es posible que Robert Hooke observara el «punto permanente» ya en 1664, seguido por Cassini un año después y varias otras observaciones hasta 1708. Luego desapareció de los registros astronómicos. Un farmacéutico llamado Heinrich Schwabe hizo el primer dibujo conocido de la mancha roja en 1831, y en 1878 volvió a ser muy prominente en las observaciones de Júpiter, desapareciendo nuevamente en 1883 y principios del siglo XX.

Quizás el lugar no sea el mismo…

¿Pero era ésta la misma mancha permanente que había observado Cassini? Sánchez-Lavega y sus coautores se propusieron responder a esta pregunta, revisando fuentes históricas, incluidas las notas y dibujos de Cassini del siglo XVII, así como observaciones astronómicas más recientes, y cuantificando los resultados. Hicieron una medición año tras año del tamaño, elipticidad, área y movimientos de la Mancha Permanente y la Gran Mancha Roja, desde los primeros avistamientos registrados hasta el siglo XXI.

El equipo también realizó varias simulaciones numéricas por computadora probando diferentes modelos del comportamiento de los vórtices en la atmósfera de Júpiter, que probablemente sean la causa de la Gran Mancha Roja. Es esencialmente una tormenta anticiclónica masiva y persistente. En uno de los modelos probados por los autores, la mancha se forma después de una gran tormenta. Alternativamente, varios vórtices más pequeños creados por la cizalladura del viento podrían haberse fusionado, o podría haber habido inestabilidad en las corrientes de viento del planeta que dieron como resultado una célula atmosférica alargada y con forma de punto.

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Sánchez-Lavega et al. Llegó a la conclusión de que la Mancha Roja actual probablemente no sea la misma que observaron Cassini y otros en el siglo XVII. Argumentan que la mancha permanente había desaparecido a principios del siglo XVIII y que en el siglo XIX se había formado una nueva mancha, la que vemos hoy, por lo que tiene más de 190 años.

Comparación entre la Mancha Permanente y la Gran Mancha Roja actual.  (a) Diciembre de 1690. (b) Enero de 1691. (c) 19 de enero de 1672. (d) 10 de agosto de 2023.
Agrandar / Comparación entre la Mancha Permanente y la Gran Mancha Roja actual. (a) Diciembre de 1690. (b) Enero de 1691. (c) 19 de enero de 1672. (d) 10 de agosto de 2023.

Dominio público/Eric Sussenbach

¿Pero tal vez ese sea el caso?

Otros, como el astrónomo Scott Bolton, del Southwest Research Institute de Texas, no están convencidos de esta conclusión. “Lo que creo que podemos ver no es tanto que la tormenta se haya alejado y haya llegado una nueva casi al mismo lugar”, añadió. le dijo a New Scientist. «Sería una gran coincidencia si esto sucediera exactamente en la misma latitud, o incluso en una latitud similar. Podría ser que lo que en realidad estemos observando sea la evolución de la tormenta».

Las simulaciones numéricas excluyeron el modelo de fusión de vórtices para la formación de la mancha; es mucho más probable que esto se deba a que las corrientes de viento producen una capa atmosférica alargada. Además, en 1879 la Mancha Roja medía aproximadamente 24.200 millas (39.000 kilómetros) en su eje más largo y hoy mide aproximadamente 8.700 millas (14.000 kilómetros). Así, en las décadas siguientes, la mancha se redujo y se volvió más redonda. Las observaciones más recientes de la misión Juno también revelaron que la mancha es delgada y poco profunda.

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La cuestión de por qué la Gran Mancha Roja se está reduciendo sigue siendo un tema de debate. El equipo planea realizar más simulaciones destinadas a replicar la dinámica de contracción y predecir si la mancha se estabilizará en un cierto tamaño y permanecerá estable o eventualmente desaparecerá, como probablemente sucedió con la mancha permanente de Cassini.

Cartas de investigación geofísica, 2024. DOI: 10.1029/2024GL108993 (Acerca de los DOI).

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Superficie: lo que se puede comprar por unos 1.250.000 dólares

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Superficie: lo que se puede comprar por unos 1.250.000 dólares

Llegar

O: 24824 Carretera estadounidense 93

Premio: $1.250.000

Qué: Casa de dos dormitorios y dos baños.

Pies cuadrados: 1.300

Ubicada sobre el lago Flathead, esta casa renovada con buen gusto ofrece impresionantes vistas del lago, las montañas Mission y la isla Wild Horse. Disfrute de 113 pies de frente al lago, que incluyen un muelle con estructura de metal, un elevador para botes, una playa privada y un afloramiento de roca natural. La casa también tiene una gran terraza y un balcón. Frontera occidental de Engel & Volkers

Número MLS: 30028614

tenedor grande

O: 740 Wolf Creek Drive.

Premio: $1,295,000

Qué: Casa de tres dormitorios y tres baños.

Pies cuadrados: 3.012

Este retiro abierto durante todo el año está ubicado en 3,14 acres en un entorno privado con 581 pies de frente al río Swan. La casa tiene un plano de planta abierto, techos abovedados y grandes ventanales que ofrecen vistas panorámicas al río. También cuenta con una chimenea rústica de leña y un altillo elevado con una acogedora zona de estar. Glaciar Sotheby's International Realty

Número MLS: 30028172

kalispell

O: 344 Aguas sin gas Lp.

Premio: $1,275,000

Qué: Casa de cinco dormitorios y cinco baños.

Pies cuadrados: 3.840

Esta casa se encuentra en un lote grande con un ambiente campestre y grandes vistas, pero aún está cerca de todas las comodidades de Kalispell. Cuenta con un diseño cómodo y buscado con una nueva cocina gourmet ideal para el entretenimiento. La propiedad cuenta con un muelle privado en el río Stillwater, perfecto para nadar, pasear en bote y pescar. Rével Immobilier

Número MLS: 30026866

kalispell

O: 152 Unidad con vista al río.

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Premio: $1,275,000

Qué: Casa de cuatro dormitorios y cuatro baños.

Pies cuadrados: 5.502

Ubicada en River View Greens, uno de los vecindarios más atractivos en el corazón de Kalispell, esta impresionante casa hecha a medida está ubicada en el octavo tee del campo de golf Buffalo Hill. Cuenta con techos altos, ventanales y una cocina de concepto abierto con encimeras de granito. La casa también incluye dos espacios de oficina y un garaje climatizado para tres coches. RE/MAX Vista al río

Número MLS: 30020184

Romy Caro, agente de PureWest Real Estate, ha sido agente de bienes raíces desde 2004. Su experiencia incluye la venta de propiedades residenciales, terrenos, frente al mar, vacacionales y recreativas. Ya sea que esté listo ahora o simplemente esté considerando tomar decisiones inmobiliarias, comuníquese con Romy al [email protected].

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