19S, un sismo que se gestó en las profundidades del océano
Por Amapola Nava
Ciudad de México. 12 de abril de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- Xyoli Pérez Campos cruzaba los torniquetes de salida del Metro Universidad cuando sonó la alerta sísmica. De inmediato supo que un sismo se acercaba y que debía tomar las precauciones necesarias. Caminó junto con los otros viajeros del Metro hacia las escaleras que conducen a la calle, pero antes de que pudiera ponerse a salvo, el movimiento de la tierra se intensificó y a Xyoli Pérez, jefa del Servicio Sismológico Nacional, no le quedó duda: estaba ocurriendo un sismo que tendría un fuerte impacto en la Ciudad de México.
Una vez que la tierra dejó de moverse, una sola idea cruzó por la mente de la sismóloga: corre. En el trayecto del Metro a su oficina sonó su radio portátil: el sismo tenía una magnitud preliminar mayor de siete.
Xyoli Pérez llegó en menos de cinco minutos a su oficina, tenía que avisar a las autoridades y asegurarse de cumplir todos los protocolos establecidos para responder a un sismo de tal magnitud.
Después de un sismo
El sismo del 19 de septiembre de 2017 comenzó a las 13 horas con 14 minutos de un martes. Al Servicio Sismológico Nacional le tomó menos de cinco minutos conocer la magnitud, la localización y el hipocentro del sismo: 7.1, a 12 kilómetros al suroeste de Axochiapan, Morelos, y a 57 kilómetros de profundidad.
Quince minutos después, Xyoli Pérez y su equipo ya sabían que el sismo había sido un sismo de mecanismo normal, un tipo de sismo que se origina cuando una placa tectónica, que se dobla bajo un país, se rompe. Llegaron a esta conclusión al analizar los datos de diferentes gráficas, denominadas sismogramas, que registraron la velocidad, la intensidad y el tipo de ondas que sacudieron la tierra.
Los sismogramas, que evocan electrocardiogramas del planeta, les permiten realizar representaciones simples de lo que ocurrió en las profundidades: qué tipo de falla o ruptura ocurrió en las placas tectónicas y si la ruptura ocasionó movimientos de lado a lado o de arriba hacia abajo.
Pero después de un sismo como el del 19 de septiembre, en el que más de 46 estructuras colapsaron en la capital del país y más de 350 personas perdieron la vida, era necesario hacer modelos detallados de lo ocurrido y obtener la mayor cantidad de información posible. Con la información, Xyoli Pérez quería responder a dos preguntas que le rondaban por la cabeza después de la catástrofe: ¿qué tan probable es que un sismo como este vuelva a ocurrir? y, ¿podría pasar aún más cerca de la Ciudad de México?
El doblez de una enorme plancha de rocas
En las costas del Pacífico mexicano, dos gigantes de roca se encuentran: la placa de Cocos y la placa de Norteamérica. La interacción entre estas dos placas tectónicas ocasiona la mayoría de los sismos en el país.
Cuando las placas chocan, la fuerza de la colisión puede ocasionar un sismo, pero la interacción no termina allí. Después del choque, la placa de Cocos se dobla 15 grados hacia el interior de la Tierra, en seguida se endereza y comienza a desplazarse en posición horizontal debajo de la placa de Norteamérica.
La placa continúa moviéndose debajo de la superficie del país por otros 200 kilómetros, el roce de este deslizamiento profundo puede seguir generando sismos de menor magnitud, hasta que el recorrido de la placa termina.
En las dorsal oceánicas se forma el nuevo piso marino. Imagen cortesía de Robert Simmon, NASA GSFC.Cerca de los estados de Puebla y Morelos, la placa de Cocos se dobla abruptamente en un ángulo de 75 grados hacia el centro del planeta. El doblez de la plancha de roca de casi ocho kilómetros de espesor crea una tensión enorme y puede llegar el momento en que las fuerzas sobre la placa sobrepasan su capacidad de flexión y la rompan, haciendo vibrar la tierra y generando sismos como el del 19 de septiembre del año pasado, que ahora es conocido como un sismo de flexión.
Los sismólogos conocen de estos dobleces en la placa de Cocos gracias al estudio de sismos lejanos o telesismos. Las ondas sísmicas que vienen de Japón, Fiji, Chile o Alaska, y cruzan por debajo de la tierra, chocan con la placa de Cocos, creando nuevas ondas, cuya forma da una idea a los científicos del relieve que tiene la placa bajo el continente. Gracias a esto, los científicos saben que la placa de Cocos se flexiona debajo de los estados de Colima, Michoacán, Guerrero, Puebla, Morelos, Estado de México, Oaxaca y Chiapas y, por lo tanto, esos son los estados que podrían estar en riesgo de sufrir un sismo de flexión.
Pero en los últimos 100 años solo han ocurrido cinco sismos en la zona de flexión de la placa de Cocos cercana a la Ciudad de México, y todos en una sola región: al sureste del estado de Puebla, cerca del municipio de Tehuacán. Así que Xyoli Pérez y sus colegas se preguntaron si el área podía tener características especiales que la volvieran más susceptible a sufrir ese tipo de sismos.
La respuesta a esta pregunta la encontrarían escrita en el fondo del mar.
La impotencia de la lejanía
El 19 de septiembre a la una de la tarde, Diego Melgar hablaba por teléfono con un colega del Centro de Ciencias de la Atmósfera de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Se ponían de acuerdo sobre lo que les faltaba por hacer para terminar un análisis del sismo de 8.2 que unos días antes, el 7 de septiembre, había azotado la región de Tehuantepec ocasionando la muerte de aproximadamente 100 personas.
Tiene menos de 30 años que la humanidad conoce a detalle el relieve del fondo marino. Imagen de NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.La conversación no finalizó, pues a la una con catorce minutos, Diego Melgar escuchó a su compañero decir “cabrón, está temblando” y la llamada se cortó. Segundos después, un mensaje de su hermana, lo confirmó.
Toda su familia vive en Morelos y Diego Melgar, que trabaja como profesor de geofísica en la Universidad de Oregón, sintió la impotencia de no saber lo que le ocurriría a sus seres queridos.
“Un momento después me enteré que el sismo era magnitud 7 y por el lugar en donde se originó supe que iba a ser feo, porque era intenso y estaba cerca de ciudades grandes: de Cuernavaca, de Puebla y de la Ciudad de México. Lo primero que pensé fue que iba a ser tan malo como el del 85, afortunadamente me equivoqué… aun así hubo muchos daños humanos y materiales”.
Un mes después, Diego Melgar se unió con Xyoli Pérez y con otros cinco científicos para crear un modelo detallado del terremoto y averiguar si este tipo de sismos podría volver a ocurrir más cerca de la Ciudad de México.
Los investigadores comenzaron estudiando las características de la placa de Cocos, y observando imágenes del fondo marino notaron que la rugosidad de la placa, antes de su choque y su ingreso a las profundidades del país, tenía una alineación parecida a las rayas en el pavimento de una banqueta o a las vetas en una tabla de madera. Estas rayas, formadas por surcos en el suelo oceánico, podían volverla más frágil y aumentar sus posibilidades de ruptura al llegar al punto de flexión en el centro de México.
Huellas en el fondo del mar
La placa de Cocos nace en el fondo del océano Pacífico, de un surco en suelo marino llamado dorsal. De él brota magma y material ardiente del manto terrestre, que al entrar en contacto con el agua se enfría y forma nueva corteza terrestre. Poco a poco las nuevas rocas van desplazando a las rocas de mayor antigüedad y provocan el movimiento de las placas tectónicas.
Cuando la roca líquida brota de la dorsal, forma estructuras características en la placa de Cocos: cordilleras montañosas seguidas por profundos abismos. Estas estructuras se alinean una detrás de la otra y la placa de Cocos queda con un relieve rayado, que Diego, Xyoli y sus colaboradores comparan con las vetas de una tabla de madera.
Estas alineaciones no cambian, se van recorriendo junto con la placa, explica Diego Melgar, y de unos ocho a diez millones de años después llegan a las costas mexicanas.
Lo que los investigadores observaron fue que estas estrías formadas por montañas y abismos podían alinearse con el abrupto doblez de la placa y aumentar las probabilidades de una fractura y de un sismo de flexión.
Donde los abismos se alinean
Cuando una persona dobla una tabla de forma perpendicular a sus vetas, necesitará aplicar más fuerza para romperla que si la dobla de manera paralela a las vetas. Esto mismo sucedería en la placa de Cocos, si un largo abismo se alinea con el doblez debajo del centro de México, será más fácil que la placa se rompa.
La hipótesis de la alineación puede explicar por qué la placa de Cocos se rompe con mayor frecuencia en algunas zonas del doblez. Los investigadores proponen que cuando el ángulo que se forma entre las estrías y el doblez de la placa es menor que 30 grados, existe mayor riesgo de que la placa se rompa.
Con esta suposición, Diego Melgar elaboró un mapa en el que analizó cómo se alineaban el doblez y la rugosidad de la placa de Cocos debajo de las diferentes regiones del país, y notó que entre la frontera de Michoacán y Guerrero, la rugosidad no se alinea con el doblez, mientras que en la frontera entre Puebla y Oaxaca hay una alineación casi perfecta. Esto coincide con la ausencia de sismos de flexión en la región de Michoacán y Guerrero y con la concentración de los sismos de flexión en el estado de Puebla.
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El 19 de septiembre de 2017, el Servicio Sismológico Nacional registró 218 sismos, pero ninguno tan fuerte como el de 7.1 que devastó el centro del país. De esa fecha hasta el 27 de marzo de 2018 se han registrado 11 sismos de magnitud mayor de 5.5, pero ninguno ha sido sismo de flexión. Fuente: Servicio Sismológico Nacional.
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Un sismo más cerca de la Ciudad de México
El mapa de Diego Melgar apunta a que sismos como el del pasado 19 de septiembre pueden volver a ocurrir y pueden suceder unos kilómetros más cerca de la Ciudad de México.
Aunque hay que considerar que la coincidencia de 30 grados que se estableció no es un número exacto, todavía faltan por estudiar muchos aspectos de esta hipótesis, señala el investigador.
Los sismólogos aún tienen que estudiar características que les ayuden a explicar por qué algunas alineaciones se rompen y otras no. Deben estudiar la composición del suelo, qué tan compacta se encuentra la roca en la placa, la longitud de las alineaciones, el acomodo de las alineaciones circundantes y la dirección de las tensiones que sufre la placa. Como dice Xyoli Pérez, cuando alguien dobla una tabla de madera, no se va a romper en cada una de sus vetas, una de ellas tendrá las condiciones específicas y solo esa será la que se rompa.
Además, los investigadores tienen que considerar que la hipótesis de la alineación de la rugosidad y el doblez de la placa hace una suposición: que la dirección de las cordilleras montañosas y los abismos en la placa de Cocos no ha cambiado mucho en los últimos 10 millones de años.
Esta suposición es válida porque el mecanismo geológico de formación y desplazamiento de las placas tectónicas es muy lento, se necesitan decenas de millones de años para que se se aprecie una rotación de las placas tectónicas, aun así, sigue siendo una suposición y se tiene que estudiar más este aspecto, explica Xyoli Pérez.
Lejos de una predicción
Hasta donde los investigadores tienen entendido, la coincidencia entre la dirección del relieve y la dirección de la flexión de una placa no se habían relacionado antes con los sismos de flexión.
“Ahora viéndolo en retrospectiva probablemente otros sismos que han ocurrido en México tuvieron el mismo mecanismo. Por ejemplo, el sismo de Tehuacán en 1999, que casi destruyó por completo la iglesia del lugar; también en el 80 hubo otro sismo muy similar cerca de allí y ahora decimos, claro, es el mismo mecanismo”, comenta Diego Melgar.
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El fondo del mar puede estudiarse con imágenes satelitales, mediante un proceso que permite eliminar la capa de agua de la imagen y ver el fondo oceánico, o mediante sonares montados en barcos, explica Xyoli Pérez.
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Una de las razones por la que estas características no se habían considerado en el estudio de los sismos de flexión es porque no tiene más de 30 años que los científicos pudieron conocer a detalle la forma del fondo marino. Ahora que la tecnología les permite estudiarlo han logrado atar los dos cabos, dice Diego Melgar.
Esto permitirá elaborar mapas de peligro, pues sismos de flexión en sitios al noreste del epicentro del terremoto del 19 de septiembre de 2017 son menos probables, pero al sureste la probabilidad aumenta. Y aunque este es un avance importante, los sismólogos aún están lejos de poder realizar una predicción de cada cuánto tiempo ocurre este tipo de sismos.
Aún no contamos con la historia suficiente para saber cada cuánto tiempo puede ocurrir este tipo de sismos, comenta Diego Melgar. La invención del sismógrafo tiene apenas 175 años y en México las primeras estaciones sismológicas no se establecieron hasta 1905. Desde entonces hasta la fecha no se han registrado más de seis sismos de flexión en esta región del país.
“Ojalá que en un siglo o dos ya sepamos mejor lo que sucede bajo los pies de los mexicanos”.
Grandes sismos, grandes lecciones
Para Diego Melgar, lo más importante de este trabajo, que fue publicado en la revista científica Geophysical Research Letters, es que establece un mecanismo físico para explicar por qué ocurren sismos de flexión en la frontera entre Puebla y Oaxaca, y por qué no ocurren en otras partes al interior del país.
Pero Xyoli y Diego concuerdan en que la investigación no solo aporta en el campo de la geofísica, sino también en el campo de las ciencias sociales, pues pone sobre la mesa la vulnerabilidad de algunos de los centros de población más grandes en el país y la necesidad de tomar acciones al respecto.
Aunque los sismos son más comunes y más fuertes en las costas del Pacífico, los sismos en el centro del país que ocurren muy cerca de las ciudades de Toluca, Puebla, Cuernavaca o la Ciudad de México, ponen en peligro a una mayor cantidad de personas.
“Una de nuestras preocupaciones y el origen de este trabajo fue: ¿qué tan cerca de la Ciudad de México puede ocurrir este tipo de sismos? Y la respuesta fue que pueden ocurrir aún más cerca. Esto debe volvernos conscientes de que esta zona tiene ese potencial sísmico y que no debemos descuidarla en ningún aspecto, ni en términos de investigación, que nos corresponde a los científicos, ni en términos de prevención, que nos corresponde a todos los ciudadanos y al gobierno”.
Alineación del relieve en la placa de Cocos frente a las costas de Michoacán y Guerrero. Imagen cortesía del Global Multi-Resolution Topography Data Synthesis.
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