Cuando un rayo impacta en el suelo, ese impacto crea pequeñas vibraciones que se propagan. Se cree que estos “terremotos de tormentas” son tan débiles que no le sirven a la ciencia. Que incluso podrían ser ruido que impide detectar señales más tangibles.
Pero con cables de fibra óptica de alta calidad, las cosas son diferentes. Los investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania enterraron cables de telecomunicaciones bajo el campus de la universidad y conectaron la red a la clase de sensores acústicos que utilizan los sismólogos. Lo destacado fue que a lo largo de dos años los sensores brindaron información sobre los mínimos cambios causados por 458 terremotos de tormenta. En un trabajo que se publicó esta semana en Science Advances el equipo explicó que utilizó los datos para crear imágenes detalladas de las estructuras geológicas que había a unos 100 metros de profundidad.
“La tormenta que ocurre en el cielo puede ayudarnos a ver lo que hay debajo del suelo” le dijo a Gizmodo Tieyuan Zhu. “Convertimos en señal científica útil lo que en general los sismólogos consideran que es ruido ambiental”.
Vibraciones débiles
Según el trabajo de investigación la sismología siempre tendió a enfocarse en “los orígenes subterráneos” como los terremotos que literalmente sacuden estructuras geológicas a miles de metros por debajo de la superficie. Pero por otra parte resulta razonable suponer que lo que hay en las “esferas fluidas” de la Tierra, como los fenómenos atmosféricos “pueden inyectar energía en el suelo y generar movimientos sísmicos mensurables”, indicaron en el trabajo.
Esto no se ha estudiado en profundidad, según afirma el equipo. Además, los terremotos de tormentas son “demasiado débiles como para causar daño y en general, las personas no los perciben”, le explicó Zhu a Gizmodo. Sin embargo, son candidatos ideales para poder estudiar la parte más elevada de la superficie terrestre debido a su energía en alta frecuencia.
El equipo ya había descubierto que los cables de fibra óptica eran tan sensibles como para detectar estos débiles movimientos causados por las tormentas, y Zhu dijo que se preguntaban si podían pasar de tan solo detectarlos a utilizarlos para trazar imágenes de lo que hay bajo la superficie.
De ruido a señal
En su trabajo de investigación usaron una técnica de sensores acústicos distribuidos que envían pulsos de láser por las fibras ópticas, midiendo cómo afectan a la fibra los cambios en el movimiento del suelo. Así, un único cable actúa como “miles de sensores sísmicos colocados uno cerca de otro”, le explicó Zhu a Gizmodo. Para asegurar que fuera confiable su técnica, habían recolectado datos geológicos y geofísicos con el fin de comparar las lecturas con los datos del terremoto de tormenta.
“Como la velocidad de las ondas sísmicas depende de las propiedades del material por el que viajan las ondas, esas mediciones nos permiten calcular la estructura a poca profundidad”, dijo Zhu. “Los terremotos por tormentas son frecuentes, pero casi siempre se hace caso omiso de su energía sísmica. Nuestro trabajo muestra que esa energía puede ser renovable, esencialmente una forma gratuita de sondear los suelos”.
El cielo y más allá
Zhu le dijo a Gizmodo que el equipo planea probar el mismo método en otras ubicaciones y entornos geológicos. Por ejemplo, las diferentes características físicas de la tormenta o del entorno podrían tener influencia en la calidad y profundidad de la imagen final. Hu dice que espera además entender mejor cómo actúan las fuerzas electromagnéticas de la energía sísmica relacionada con los rayos.
En el trabajo el equipo señala que el mismo método podría ayudar a explorar lo que hay bajo la superficie de otros planetas y lunas. Titán, la luna de Saturno, tiene truenos y aunque el estudio de los terremotos de tormentas no reemplazaría los estudios sísmicos convencionales, Zhu le dijo a Gizmodo que “ofrecen una fuente de información adicional, naturalmente recurrente, en especial allí donde son infrecuentes los terremotos o donde los estudios convencionales resultan muy costosos o difíciles de hacer”.
“El mensaje principal es que el suelo responde continuamente a la actividad que hay en la atmósfera y la superficie. Las señales que se consideraban sólo como ruido podrían contener información valiosa sobre el mundo oculto que está debajo de nuestros pies”.
