Ogni anno, i terremoti in tutto il mondo mietono centinaia o addirittura migliaia di vite. Il preavviso consente alle persone di mettersi in salvo e una manciata di secondi potrebbe fare la differenza tra la vita e la morte. I ricercatori di UTokyo hanno dimostrato un nuovo metodo di rilevamento dei terremoti:la loro tecnica sfrutta sottili segnali gravitazionali rivelatori che viaggiano prima dei tremori. La ricerca futura potrebbe potenziare i sistemi di allerta precoce.

Lo shock del terremoto di Tohoku del 2011 nel Giappone orientale risuona ancora per molti. Ha causato devastazioni inimmaginabili, ma ha anche generato grandi quantità di dati sismici e di altro tipo. Anni dopo, i ricercatori continuano a estrarre questi dati per migliorare i modelli e trovare nuovi modi per usarli, che potrebbe aiutare le persone in futuro. Un team di ricercatori dell'Earthquake Research Institute (ERI) dell'Università di Tokyo ha scoperto qualcosa in questi dati che potrebbe far progredire la ricerca sulla previsione dei terremoti e un giorno potrebbe persino salvare vite umane.

Tutto è iniziato quando il Professore Associato ERI Shingo Watada ha letto un interessante articolo di fisica su un argomento non correlato di J. Harms dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Italia. Il documento suggerisce che i gravimetri, sensori che misurano la forza della gravità locale, potrebbero teoricamente rilevare i terremoti.

"Questo mi ha fatto pensare, " ha detto Watada. "Se abbiamo abbastanza dati sismici e gravitazionali dal momento e dal luogo che colpisce un grande terremoto, potremmo imparare a rilevare i terremoti con i gravimetri oltre che con i sismometri. Questo potrebbe essere uno strumento importante per la ricerca futura sui fenomeni sismici".

L'idea funziona così:i terremoti si verificano quando un punto lungo il bordo di una placca tettonica che comprende la superficie terrestre fa un movimento improvviso. Questo genera onde sismiche che si irradiano da quel punto a sei-otto chilometri al secondo. Queste onde trasmettono energia attraverso la Terra e alterano rapidamente la densità del materiale del sottosuolo che attraversano. Il materiale denso conferisce un'attrazione gravitazionale leggermente maggiore rispetto al materiale meno denso. Poiché la gravità si propaga alla velocità della luce, gravimetri sensibili possono rilevare questi cambiamenti di densità prima dell'arrivo delle onde sismiche.

"Questa è la prima volta che qualcuno ha mostrato segnali di terremoto definitivi con un tale metodo. Altri hanno studiato l'idea, ancora non trovato segnali affidabili, " ha affermato Masaya Kimura, laureata in ERI. "Il nostro approccio è unico, poiché abbiamo esaminato una gamma più ampia di sensori attivi durante il terremoto del 2011. E abbiamo usato metodi di elaborazione speciali per isolare i segnali gravitazionali silenziosi dai dati rumorosi".

Il Giappone è molto sismicamente attivo, quindi non sorprende che nella regione siano presenti estese reti di strumenti sismici a terra e in mare. I ricercatori hanno utilizzato una serie di dati sismici da questi, così come gravimetri superconduttori (SG) a Kamioka, Prefettura di Gifu, e Matsushiro, Prefettura di Nagano, nel Giappone centrale.

L'analisi del segnale che hanno eseguito è stata estremamente affidabile, segnando ciò che gli scienziati chiamano una precisione di 7 sigma, il che significa che c'è solo una possibilità su un trilione che il risultato non sia corretto. I ricercatori affermano che ciò dimostra il concetto e sarà utile nella calibrazione di futuri strumenti costruiti appositamente per rilevare i terremoti. Il Professore Associato Masaki Ando del Dipartimento di Fisica ha inventato un nuovo tipo di gravimetro, l'antenna a barra di torsione (TOBA), che si propone di essere il primo strumento di questo tipo.

"Gli SG e i sismometri non sono l'ideale, mentre i sensori al loro interno si muovono insieme allo strumento, che quasi cancella i sottili segnali dei terremoti, " ha spiegato il professore associato dell'ERI Nobuki Kame. "Questo è noto come ascensore di Einstein, o il principio di equivalenza. Però, il TOBA supererà questo problema. Rileva i cambiamenti nel gradiente di gravità nonostante il movimento. È stato originariamente progettato per rilevare le onde gravitazionali dal Big Bang, come 'terremoti' nello spazio, ma il nostro scopo è più con i piedi per terra."

Il team sogna una rete di TOBA distribuita in regioni sismicamente attive, un sistema di allerta precoce che potrebbe allertare le persone 10 secondi prima che le prime onde che scuotono il suolo arrivino da un epicentro a 100 chilometri di distanza. Molte morti per terremoti si verificano quando le persone vengono colte alla sprovvista all'interno di edifici che crollano su di loro. Immagina la differenza che potrebbero fare 10 secondi. Questo richiederà tempo, ma i ricercatori perfezionano continuamente i modelli per migliorare l'accuratezza del metodo per un eventuale utilizzo sul campo.