Gli abitanti dell'Oklahoma non sono estranei ai capricci di Madre Natura. Da tornado e inondazioni a incendi e tempeste invernali, lo stato vede più della sua quota di rischi naturali. Ma prima del 2009, "terra firma" in Oklahoma significava proprio questo:i terremoti raramente scuotevano lo stato.

Quindi, dopo decenni di quiete sismica in cui lo stato ha registrato in media meno di due terremoti di magnitudo 3 o superiore all'anno, L'Oklahoma ha visto improvvisamente un forte aumento, a 20 di questi terremoti nel 2009. Nel 2013 ci sono stati 109 di questi terremoti. Da allora, i numeri sono aumentati vertiginosamente, raggiungendo 903 nel 2015 prima di scendere l'anno scorso a 623. Nel processo, L'Oklahoma ha superato la California diventando il più sismicamente attivo dei 48 stati degli Stati Uniti inferiori.

Nel 2011, un terremoto di magnitudo 5.7 e due relativi terremoti di magnitudo 5.0 hanno colpito vicino alla città dell'Oklahoma di Praga, provocando danni e lesioni. Poi lo scorso 3 settembre, un terremoto di magnitudo 5,8 ha colpito poche miglia a nord-ovest della città di Pawnee, popolazione 2, 200. Quel terremoto, che si è verificato su un guasto precedentemente non mappato, è stato il più forte mai misurato dagli strumenti in Oklahoma. Ha scosso una vasta area dell'Oklahoma centro-settentrionale ed è stato sentito in tutto il Midwest e fino a Phoenix e Pittsburgh.

Una detective story sismica, Con i satelliti

Anche prima che la NASA studiasse il terremoto di Pawnee, studi pubblicati dalla fine dell'anno scorso dal Servizio Geologico degli Stati Uniti e da altre istituzioni hanno suggerito che il terremoto è stato indotto dall'uomo a causa dell'aumento dell'iniezione di acque reflue legate alle operazioni petrolifere. I pozzi di iniezione collocano i fluidi nel sottosuolo in formazioni geologiche porose, che gli scienziati credono che a volte possano entrare in faglie sepolte che sono pronte a scivolare.

Per gettare ulteriore luce sulla fonte del terremoto di Pawnee, un team guidato dal geofisico Eric Fielding del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, utilizzato dati sismici avanzati e analisi di immagini satellitari per stimare più accuratamente la posizione e l'estensione della faglia responsabile del terremoto, il suo ipocentro (il punto al di sotto della superficie terrestre dove è iniziato il terremoto) e le sue scosse di assestamento, e per misurare come si è mosso il guasto. I risultati del loro studio sono stati pubblicati di recente in Lettere di ricerca sismologica .

Per aiutare a individuare quale faglia si è rotta e dove è iniziato il terremoto principale, Il team di Fielding ha aggiornato le posizioni dei terremoti pubblicate in un catalogo di scosse di assestamento dell'Oklahoma Geological Survey. Il catalogo comprendeva quasi 2, 200 terremoti di magnitudo superiore a 1.0 entro circa 31 miglia (50 chilometri) dalla scossa principale del 3 settembre.

Intorno a Pawnee, le faglie principali sono orientate in direzione nord-est o nord. Ma la maggior parte delle scosse di assestamento del terremoto del 3 settembre si è verificata lungo una linea che va da est a sud-est dall'epicentro. Come riportato in studi precedenti e confermato dal team di Fielding, questo ha detto agli scienziati che lo shock principale non si è verificato su una faglia precedentemente mappata, ma su una nuova faglia chiamata Sooner Lake Fault.

Per determinare quali parti della faglia sono scivolate nel terremoto, Il team di Fielding ha analizzato i dati del radar interferometrico ad apertura sintetica (InSAR) dai satelliti Copernicus Sentinel-1A e Sentinel-1B gestiti dall'Agenzia spaziale europea e dal McDonald, Satellite RADARSAT-2 di Dettweiler and Associates Ltd. Il team ha confrontato i dati InSAR di più cavalcavia satellitari prima e dopo lo shock principale per creare immagini della deformazione del suolo note come interferogrammi. Il terremoto di Pawnee è il primo terremoto dell'Oklahoma ad essere osservato utilizzando i dati del satellite radar.

"I satelliti radar ci permettono di studiare i dettagli dei terremoti su faglie che non erano state precedentemente mappate e che non raggiungono la superficie, " Fielding ha detto. "Questo ci permette di saperne di più sui processi che causano i terremoti".

Gli interferogrammi creati dal team dai dati InSAR hanno mostrato che il terreno si è deformato secondo uno schema coerente con lo scorrimento lungo una faglia con andamento da est a sud-est. Gli interferogrammi hanno anche mostrato che il terremoto non ha rotto la superficie terrestre, coerente con i rapporti sul campo.

Vedere l'invisibile:creare modelli informatici di un guasto sepolto

Il team di Fielding ha poi inserito i dati della scossa di assestamento e InSAR in un computer per creare modelli della probabile posizione del guasto e di quali parti del guasto sono scivolate durante il terremoto.

Il loro modello preferito del Sooner Lake Fault calcola che si tuffa verticalmente ed è lungo 11 miglia (18 chilometri) e largo 9 miglia (15 chilometri). Il modello calcola anche che il movimento sulla faglia è avvenuto a più di 1,4 miglia (2,3 chilometri) sotto la superficie, e che le parti che si muovevano di più si trovavano a una profondità maggiore di 2,8 miglia (4,5 chilometri). Questi risultati sono coerenti con una rottura della faglia principale che si verifica nella roccia basale cristallina sotto strati di roccia sedimentaria più superficiali.

Gli indizi indicano un terremoto indotto dall'uomo

I risultati del team mostrano che lo shock principale è iniziato a una profondità di circa 2,8 miglia (4,5 chilometri) sotto la superficie e si è spostato verso il basso fino a una profondità di almeno 6,2 miglia (10 chilometri) e forse fino a 8,7 miglia (14 chilometri), nelle rocce basali sotto lo strato sedimentario. Questa direzione di rottura verso il basso è insolita per i terremoti naturali. La faglia è scivolata orizzontalmente di circa 2 piedi (60 centimetri) a una profondità di 7,5 miglia (12 chilometri).

"I nostri risultati che mostrano una rottura della faglia discendente sono coerenti con un terremoto indotto dall'uomo derivante dall'iniezione di acque reflue, piuttosto che un terremoto causato naturalmente, ", ha detto Fielding.

Fielding ha affermato che la ricerca potrebbe aiutare a gestire meglio la sismicità indotta. "Capendo come e dove i terremoti sono indotti dall'iniezione di acque reflue, potremmo essere in grado di mitigare il loro rischio identificando le zone che dovrebbero essere evitate per l'iniezione, " Egli ha detto.

La missione NASA-ISRO SAR (NISAR), previsto per il lancio nel 2021, può aiutare gli scienziati a identificare le faglie responsabili dei terremoti e a saperne di più sulle loro cause, sia naturale che indotto dall'uomo. Fornirà una copertura frequente di tutte le aree terrestri due volte ogni 12 giorni.