Al largo della costa della Nuova Zelanda, c'è un'area in cui i terremoti possono verificarsi al rallentatore mentre due placche tettoniche si sfregano l'una sull'altra. La placca del Pacifico si muove sotto la Nuova Zelanda a circa 5 centimetri all'anno lì, abbattendo l'estremità settentrionale dell'isola mentre si muove. Ogni 14 mesi circa, l'interfaccia scivola lentamente, liberare lo stress, e la terra torna su.

A differenza dei tipici terremoti che si rompono in pochi secondi, questi eventi lenti richiedono più di una settimana, creando un laboratorio ideale per studiare il comportamento delle faglie lungo la porzione superficiale di una zona di subduzione.

Nel 2015, Spahr Webb, il Jerome M. Paros Lamont Research Professor di fisica osservativa presso l'Osservatorio terrestre di Lamont-Doherty, e un team internazionale di colleghi è stato il primo a catturare questi terremoti a scorrimento lento in corso utilizzando strumenti schierati sotto il mare. I dati che hanno raccolto dal sito della Nuova Zelanda, pubblicato quest'anno dall'autrice principale Laura Wallace dell'Università del Texas, aiuterà gli scienziati a comprendere meglio i rischi di terremoti, soprattutto in trincea, le interfacce sismicamente attive tra placche tettoniche dove una placca si tuffa sotto un'altra. I membri del team stanno discutendo del loro lavoro questa settimana all'American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting.

"Non capiamo ancora la viscosità dell'interfaccia tra le due piastre, e questo è in parte ciò che determina quanto grande può avere un terremoto, " Webb ha detto. "In particolare, ci interessa la viscosità vicino alla trincea, perché quando hai molto movimento vicino a una trincea, puoi generare grandi tsunami."

In precedenza, gli scienziati pensavano che i sedimenti molli accumulati vicino alle trincee di solito non fossero abbastanza forti da sostenere un terremoto e che avrebbero smorzato lo slittamento, ha detto Webb. "Di recente abbiamo assistito a molti grandi tsunami in cui c'è stato un grande scivolone proprio vicino alla trincea, " Egli ha detto.

Uno dei motivi per cui il terremoto di Tōhoku del 2011 in Giappone è stato così devastante è che parte dell'interfaccia molto vicina alla trincea si è spostata a una grande distanza, circa 50 metri, spingendo l'acqua con esso, ha detto Webb. Mentre la parte principale del terremoto di Tōhoku ha comportato un sollevamento di pochi metri, la parte vicino alla trincea ha raddoppiato le dimensioni dello tsunami, portando a onde alte quasi 40 metri in alcuni punti lungo la costa.

Per essere in grado di anticipare i terremoti che producono tsunami e valutare in modo più accurato i rischi regionali, gli scienziati stanno studiando il motivo per cui alcune aree di trincea hanno questi eventi a scorrimento lento, perché gli altri strisciano continuamente, e altri si bloccano e creano tensioni che alla fine esplodono come un terremoto che genera tsunami.

Il rischio Alaska

Webb ha gli occhi puntati sulla Fossa delle Aleutine, appena fuori dall'isola di Kodiak, dell'Alaska. È una delle parti più sismicamente attive del mondo. Un grande terremoto che genera tsunami potrebbe provocare il caos non solo in Alaska ma lungo la costa occidentale del Nord America e fino alle Hawaii e in Giappone, come fece il terremoto del Venerdì Santo nel 1964.

Scienziati di Lamont, tra cui Donna Shillington e Geoffrey Abers, che presenteranno il loro lavoro anche questa settimana all'AGU, hanno passato anni a studiare la struttura della Fossa delle Aleutine e cosa succede quando la placca del Pacifico si tuffa sotto la placca nordamericana. Webb e un ampio gruppo di collaboratori ora vogliono scoprire dove scivolano le sezioni della trincea e dove si bloccano per aiutare a capire cosa determina dove si blocca. Trovare terremoti lenti potrebbe aiutare a rivelare alcuni di questi segreti.

Per studiare l'evento a scorrimento lento della Nuova Zelanda, Webb e i suoi colleghi hanno installato una serie di 24 manometri assoluti e 15 sismometri di fondo oceanico direttamente sopra l'Hikurangi Trough, dove due placche convergono. I manometri assoluti installati sul fondo del mare registrano continuamente i cambiamenti nella pressione dell'acqua sopra. Se il fondale si alza, la pressione diminuisce; se il fondale si sposta verso il basso, la pressione aumenta a causa dell'aumento della profondità dell'acqua. Quando è iniziato l'evento a lenta discesa, gli strumenti registravano come si muoveva il fondale marino.

Gli scienziati hanno scoperto che parti dell'interfaccia di Hikurangi sono scivolate e altre no durante l'evento di scorrimento lento. "Può darsi che gran parte dell'interfaccia scivoli in questi eventi, ma ci sono alcuni posti che sono bloccati, e quelli alla fine si rompono e creano terremoti e tsunami che causano danni, " ha detto Webb.

La maggior parte degli strumenti utilizzati nello studio neozelandese sono stati costruiti a Lamont nel laboratorio OBS (ocean-bottom sismometer) avviato da Webb.

Nell'Alaska, Webb e i suoi collaboratori hanno proposto un esperimento che utilizzerebbe ancora un gran numero di sismometri e manometri del fondo oceanico costruiti da Lamont, questa volta per raccogliere dati vicino all'isola di Kodiak. L'Alaska è una sfida speciale per le misurazioni del fondo marino. L'oceano è abbastanza poco profondo a sud dell'Alaska prima di approfondirsi vicino alla Fossa delle Aleutine, e gli strumenti sismici sul fondo marino possono essere mossi da forti correnti o danneggiati dalla pesca a strascico. Webb e il team del laboratorio OBS di Lamont hanno sviluppato una soluzione:hanno costruito scudi di metallo pesante che affondano sul fondo del mare con i sismometri per proteggerli.

Una volta raccolti i dati dagli strumenti, saranno resi pubblicamente disponibili in modo che i sismologi di tutto il paese possano iniziare ad analizzare i record alla ricerca di indizi sul comportamento sismico dell'area.

Rilevando modelli di terremoti, gli scienziati possono aiutare gli ingegneri regionali a pianificare la costruzione per resistere meglio agli scenari sismici peggiori, ma la previsione del terremoto rimane sfuggente.

"Se iniziamo a vedere precursori basati sui dati off-shore, allora forse avremo anche qualche capacità predittiva, " ha detto Webb. "La speranza è che se si hanno misurazioni off-shore migliori, inizierai a capire meglio le cose, e forse c'è qualche segno di movimento che sta accadendo prima del terremoto che fornirà qualche avvertimento".