El terremoto más profundo de la historia se registró a 750 km bajo Japón

Una tarde de primavera de hace seis años, a cientos de kilómetros bajo tierra, nuestro planeta comenzó a retumbar por una serie de peculiares terremotos. La mayoría de los temblores de la Tierra se producen a unas decenas de kilómetros de la superficie, pero estos seísmos eran diferentes: se produjeron en profundidades donde las temperaturas y las presiones son tan intensas que las rocas tienden a doblarse en lugar de romperse.

La primera sacudida, que se produjo frente a las costas de las remotas islas Ogasawara de Japón (también conocidas como islas Bonin), se registró con una magnitud de 7,9 y hasta 680 kilómetros de profundidad, lo que la convierte en uno de los terremotos más profundos de su tamaño jamás registrados. A continuación, en la cascada de réplicas tuvo lugar otro extraño acontecimiento: un pequeño temblor que, de confirmarse, sería el terremoto más profundo jamás detectado.

Se estima que este terremoto ultraprofundo, descrito recientemente en la revista Geophysical Research Letters, se produjo a unos 751 kilómetros por debajo de la superficie, en la capa de nuestro planeta conocida como manto inferior, donde los científicos han considerado durante mucho tiempo que los terremotos son improbables, si no imposibles. Aunque ya se han producido indicios de terremotos en el manto inferior, los investigadores han tenido dificultades para localizarlos en esta capa de la Tierra.

"Esta es, con mucho, la mejor prueba que hemos tenido de un terremoto en el manto inferior", afirma Douglas Wiens, sismólogo especializado en terremotos profundos de la Universidad de Washington en San Luis, Estados Unidos, que no formó parte del equipo del estudio.

Algunos científicos advierten de que es necesario realizar más investigaciones para confirmar que el terremoto haya sido real y que, efectivamente, se haya producido en el manto inferior. Aunque el manto se encuentra a una media de 660 kilómetros bajo tierra, puede variar en todo el mundo. Bajo Japón, se cree que el manto inferior comienza a unos 700 kilómetros de profundidad. El equipo detectó varias réplicas en torno a esta profundidad, pero un terremoto en concreto logró situarse mucho más allá de esos registros.

Aunque los terremotos profundos no causan la misma clase de devastación que los superficiales, el estudio de estos fenómenos puede ayudar a los científicos a descifrar las enigmáticas formas que tiene nuestro planeta para desplazarse bajo nuestros pies. Los temblores sísmicos son una de las pocas ventanas al funcionamiento interior de nuestro planeta, y cada acontecimiento inesperado, como un terremoto en el manto inferior, podría ofrecer nuevas perspectivas del mundo subterráneo.

Los raros terremotos del manto inferior pueden ser posibles en condiciones particulares, dice Heidi Houston, geofísica y experta en terremotos profundos de la Universidad del Sur de California, en Estados Unidos, que tampoco formó parte del equipo del estudio. "No se puede descartar", dice; "esa es una de las cosas que hace que esto sea interesante y emocionante e importante de investigar".

Rumores desde las entrañas de la Tierra

El temblor de magnitud 7,9 fue una rareza en sí mismo. La gran profundidad y el gran tamaño de este temblor sacudieron la Tierra de cerca y de lejos. Se recibieron notificaciones de haber sentido el terremoto por parte de todas las poblaciones de las 47 prefecturas de Japón, lo cual es una novedad en más de 130 años de registros.

La gran mayoría de los terremotos suelen ser poco profundos. De los 56 832 terremotos de moderados a grandes registrados entre 1976 y 2020, sólo un 18% tuvo una profundidad superior a los 70 kilómetros. Incluso menos, un cuatro por ciento, se produjeron por debajo de los 300 kilómetros, que es la profundidad que se suele utilizar como límite para identificar los "terremotos profundos".

Temblores en las profundidades

Un terremoto que sacudió a unos 750 kilómetros debajo de Japón en 2015 fue el más profundo jamás registrado. Los terremotos profundos pueden sentirse mucho más lejos que los temblores cerca de la superficie, pero son extremadamente raros.

Durante casi un siglo -desde que el astrónomo y sismólogo inglés Herbert Hall Turner detectó el primer terremoto profundo en 1922- los científicos se han preguntado cómo se producen estos terremotos.

Cerca de la superficie, las placas tectónicas se baten a cámara lenta y acumulan tensión hasta que el suelo se fractura y se desplaza, provocando los temblores de un terremoto. Sin embargo, en las profundidades de la Tierra, las altas presiones evitan sacudidas similares. "Todo está fuertemente comprimido en todas las direcciones", dice Houston.

Si se añaden las altas temperaturas del subsuelo, las rocas se comportan más como una masilla que como trozos sólidos, dice Magali Billen, geodinamista de la Universidad de California en Davis, Estados Unidos, que no ha participado en el nuevo estudio. Lo demostró durante una entrevista en vídeo utilizando un trozo de una plastilina denominada Silly Putty de color rosa chicle. Al estirarla lentamente, se estira y fluye en forma de cuerdas. Pero si se deforma rápidamente, "es cuando se rompe", dice Billen. En la entrevista se ve cómo tira rápidamente de la masa rosada y, con un leve chasquido, se parte en dos.

"¿Qué es lo que hace que eso ocurra?" pregunta Billen.

Para explorar esta cuestión, el sismólogo de la Universidad de Arizona, en Estados Unidos, Eric Kiser, y sus colegas examinaron de cerca el gran terremoto que se produjo bajo el archipiélago de las islas Ogasawara, que llegó a iluminar los sismómetros de todo el mundo, incluida la densa red japonesa conocida como Hi-Net.

El equipo examinó el conjunto de datos de Hi-Net en busca de los temblores que siguieron a la estela del gran terremoto. Un suceso de tal magnitud hace que la energía rebote en el subsuelo, lo que puede llegar a ocultar las pequeñas réplicas. Para amplificar las pequeñas señales en medio de todo el ruido, los investigadores utilizaron un método conocido como retroproyección, que les permite apilar los datos de múltiples sismómetros. En efecto, cuatro réplicas retumbaron entre los 695 y los 715 kilómetros de profundidad, y otra se desmarcó del resto: un temblor a 751 kilómetros de profundidad.

Orígenes Misteriosos

Todos los terremotos profundos se producen cerca de las zonas de subducción modernas o antiguas, donde el choque de las placas tectónicas hace que una placa se hunda bajo otra. Los cambios en las placas que se hunden a medida que se sumergen a profundidades subterráneas extremas probablemente impulsan las sacudidas muy por debajo de la superficie.

Pero los científicos aún no están seguros de cómo las tensiones pueden llegar a acumularse a la suficiente altura como para provocar que la Tierra profunda tiemble. Una idea que goza de buena acogida entre la comunidad sugiere que se trata del mismo fenómeno que divide el manto en capas.

El manto superior está repleto del brillante mineral verde olivino, pero a mayores profundidades, la estructura cristalina del mineral ya no es estable. A partir de unos 410 kilómetros de profundidad, los átomos pueden transformarse en los minerales wadsleyita o ringwoodita, que son cada vez más comunes con la profundidad. La transformación del olivino dentro de la losa podría crear puntos débiles en la roca donde podría deformarse rápidamente, generando un terremoto profundo.

Pero a unos 660 kilómetros de profundidad, el sistema cambia abruptamente. La danza de las ondas sísmicas alrededor de este límite sugiere que las rocas de abajo son mucho más densas que las de arriba, donde comienza el manto inferior.

En esta capa predomina el mineral bridgmanita, de color terroso, y ya no se producen las transformaciones de olivino que generan terremotos. Por lo tanto, si se produjo un terremoto en esta capa del planeta, algo más debió desencadenarlo.

Una posibilidad es la transformación de un mineral diferente dentro de la losa que se hunde, como el mineral de tono sepia enstatita. Pero Kiser y sus colegas también detectaron otro posible desencadenante en los movimientos de la losa.

Las pequeñas réplicas que siguieron al terremoto de magnitud 7,9 parecen haberse producido cerca de la base de una losa desgarrada del fondo marino del Pacífico subducido que perforó la parte superior del manto inferior. El equipo sugiere que el gran terremoto podría haber provocado que parte de la losa destrozada se asentara ligeramente, "estamos hablando de algo muy, muy ligero", dice Kiser. Ese pequeño desplazamiento podría haber sido suficiente para concentrar las tensiones en la base de la losa al sumergirse en las rocas más densas del manto inferior.

Una de las formas en que este aumento de la tensión podría provocar el terremoto profundo es deformando ligeramente las rocas, lo que puede generar calor y debilitarlas. El proceso podría haber desencadenado un bucle de retroalimentación, haciendo que la roca se deforme cada vez más rápido a medida que se calienta y se debilita hasta que los bloques se desplazan rápidamente en un terremoto. El calor de la construcción podría incluso haber generado un fundido que actuara como lubricante para el deslizamiento, dice Billen.

El análisis y la modelización tanto de las estructuras de la losa que se hunde como de las posiciones de las réplicas del evento de magnitud 7,9 podrían ayudar a descifrar el mecanismo no solo de este evento sino de otros terremotos profundos. "Quizá no puedan explicarse por un único mecanismo", afirma Haijiang Zhang, sismólogo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) que no formó parte del equipo de estudio.

Energía que rebota

A Zhang, por su parte, no le “sorprendió” que una réplica pudiera producirse dentro del manto inferior. En su trabajo anterior, Zhang y sus colegas vieron indicios de que el terremoto de magnitud 7,9 cerca de las islas Ogasawara, situado a unos 680 kilómetros de profundidad, también podría haber golpeado dentro de esta capa de la Tierra.

Sin embargo, un terremoto en el manto inferior daría un vuelco a las teorías que se tienen desde hace tiempo sobre el funcionamiento interno de nuestro planeta, y no todo el mundo está convencido de las afirmaciones del nuevo estudio. En algunos casos, los métodos utilizados para amplificar las señales de un terremoto como éste pueden "producir falsas alarmas", escribe por correo electrónico Yingcai Zheng, sismólogo de la Universidad de Houston, en Estados Unidos. "El diablo está en los detalles".

Podría producirse una falsa alarma si, por ejemplo, las ondas de otro terremoto rebotaran en las estructuras internas de la Tierra y luego fueran captadas por el conjunto sísmico, señala el equipo en el estudio. Sin embargo, John Vidale, sismólogo de la Universidad del Sur de California, en Estados Unidos, afirma que las señales sísmicas parecen proceder de un verdadero terremoto, al menos tan profundo como sugieren los autores del estudio. "A mí me parece inconfundible", dice.

La búsqueda de otro tipo de ondas sísmicas, conocidas como ondas de cizalla o S, podría confirmar el suceso. El nuevo estudio identifica los terremotos mediante ondas de presión, también conocidas como ondas Primarias u ondas P, que se desplazan rápidamente por el suelo, (como si fuera un slinky, el juguete infantil consistente en un perro cuyo cuerpo es un muelle), que se mueve hacia delante y hacia atrás. Las ondas S viajan más despacio y mueven el suelo de lado a lado o de arriba a abajo. Si las ondas S y P llegan en el momento esperado en función de la posición en la que el equipo cree que se produjo este seísmo ultraprofundo, dice Vidale, "eso lo confirma".

Sin embargo, Vidale señala que incluso si fuese posible confirmar la profundidad, el límite del manto inferior en este lugar sigue siendo una cuestión abierta. Las imágenes sísmicas sugieren que, a medida que la losa se hunde en las densas rocas del manto inferior, comienza a plegarse hacia adelante y hacia atrás "como un fideo mojado", dice Houston. La acumulación de rocas frías del fondo marino podría enfriar las rocas circundantes, empujando el límite del manto inferior a mayores profundidades y haciendo que el sistema sea mucho más complejo de interpretar, afirma.

Estudiar el interior de la Tierra nunca es fácil. "No podemos bajar hasta allí", dice Houston. "Sólo vemos lo que nos muestran las ondas sísmicas". Pero a medida que las técnicas para localizar y estudiar los terremotos siguen mejorando, los científicos van logrando más posibilidades de desentrañar los misteriosos estruendos de las profundidades, un esfuerzo que, en el futuro, seguramente nos permitirá desvelar nuevas sorpresas sobre nuestro tembloroso planeta.

"Los datos", dice Billen, "siempre nos llevan a visualizar la Tierra de una manera diferente".

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.