fulmine-uno, Due, tre... e tuono. Per secoli, le persone hanno stimato la distanza di un temporale dal tempo tra il fulmine e il tuono. Maggiore è l'intervallo di tempo tra i due segnali, più lontano è l'osservatore dalla posizione del fulmine. Questo perché i fulmini si propagano alla velocità della luce quasi senza ritardi temporali, mentre il tuono si propaga alla velocità del suono molto più lenta di circa 340 metri al secondo.

I terremoti inviano anche segnali che si propagano alla velocità della luce (300, 000 chilometri al secondo) e possono essere registrati molto prima delle onde sismiche relativamente lente (circa 8 chilometri al secondo). Però, i segnali che viaggiano alla velocità della luce non sono fulmini, ma improvvisi cambiamenti di gravità causati da uno spostamento della massa interna della terra. Solo recentemente, questi cosiddetti segnali PEGS (PEGS =prompt elasto-gravity signal) sono stati rilevati mediante misurazioni sismiche. Con l'aiuto di questi segnali, potrebbe essere possibile rilevare un terremoto molto presto prima dell'arrivo del terremoto distruttivo o delle onde di tsunami.

Però, l'effetto gravitazionale di questo fenomeno è molto piccolo. Ammonta a meno di un miliardesimo della gravità terrestre. Perciò, I segnali PEGS potevano essere registrati solo per i terremoti più forti. Inoltre, il processo della loro generazione è complesso:non solo vengono generati direttamente alla fonte del terremoto, ma anche continuamente mentre le onde sismiche si propagano attraverso l'interno della terra.

Fino ad ora, non esisteva un metodo diretto ed esatto per simulare in modo affidabile la generazione di segnali PEGS nel computer. L'algoritmo ora proposto dai ricercatori GFZ intorno a Rongjiang Wang può calcolare i segnali PEGS con elevata precisione e senza troppi sforzi per la prima volta. I ricercatori sono stati anche in grado di dimostrare che i segnali consentono di trarre conclusioni sulla forza, durata e meccanismo di terremoti molto grandi. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti .

Un terremoto sposta bruscamente le lastre rocciose all'interno della terra, e quindi cambia la distribuzione di massa nella terra. In forti terremoti, questo spostamento può ammontare a diversi metri. "Poiché la gravità misurabile localmente dipende dalla distribuzione della massa in prossimità del punto di misura, ogni terremoto genera un piccolo ma immediato cambiamento di gravità, "dice Rongjiang Wang, coordinatore scientifico del nuovo studio.

Però, ogni terremoto genera onde anche nella terra stessa, che a loro volta modificano un po' la densità delle rocce e quindi la gravitazione per un breve periodo:la gravità terrestre oscilla in una certa misura in sincronia con il terremoto. Per di più, questa gravità oscillante produce un effetto di forza a breve termine sulla roccia, che a sua volta innesca onde sismiche secondarie. Alcune di queste onde sismiche secondarie innescate gravitazionalmente possono essere osservate anche prima dell'arrivo delle onde sismiche primarie.

"Abbiamo affrontato il problema di integrare queste interazioni multiple per fare stime e previsioni più accurate sulla forza dei segnali, "dice Torsten Dahm, capo della sezione Fisica dei Terremoti e dei Vulcani presso GFZ. "Rongjiang Wang ha avuto l'idea geniale di adattare un algoritmo che avevamo sviluppato in precedenza al problema PEGS e ci è riuscito".

"Abbiamo applicato per la prima volta il nostro nuovo algoritmo al terremoto di Tohoku al largo del Giappone nel 2011, che fu anche la causa dello tsunami di Fukushima, "dice Sebastian Heimann, sviluppatore di programmi e analista di dati presso GFZ. "Là, erano già disponibili misurazioni sulla forza del segnale PEGS. La consistenza era perfetta. Questo ci ha dato certezza per la previsione di altri terremoti e il potenziale dei segnali per nuove applicazioni".

Nel futuro, valutando le variazioni di gravità a molte centinaia di chilometri di distanza dall'epicentro di un terremoto al largo della costa, questo metodo potrebbe essere utilizzato per determinare, anche durante il terremoto stesso, se si tratta di un forte terremoto che potrebbe innescare uno tsunami, secondo i ricercatori. "Però, c'è ancora molta strada da fare, " dice Rongjiang Wang. "Gli strumenti di misura di oggi non sono ancora abbastanza sensibili, e i segnali di interferenza indotti dall'ambiente sono troppo grandi perché i segnali PEGS possano essere integrati direttamente in un sistema di allarme preventivo per tsunami funzionante".