Il rischio giapponese di tsunami giganti potrebbe essere aumentato quando l'angolo di una lastra di crosta oceanica che scende verso il basso è diminuito. In alto:la crosta oceanica (a destra) scivola sotto la crosta continentale con un angolo ripido, causando faglie (linee rosse) nei sedimenti del fondo marino accumulati dietro. In basso:man mano che l'angolo si abbassa, lo stress viene trasferito ai sedimenti accumulati sulla crosta continentale, e i difetti si sviluppano lì. I punti blu indicano i terremoti risultanti. A sinistra in entrambe le immagini, il cambiamento di angolo sposta anche la regione in cui viene generato il magma che alimenta i vulcani, spingendo le eruzioni più nell'entroterra. Credito:adattato da Oryan e Buck, Geoscienze naturali 2020
L'11 marzo 2011, un terremoto di magnitudo 9 ha colpito il fondo del mare al largo del Giappone, il più potente terremoto che abbia colpito il paese nei tempi moderni, e il quarto più potente al mondo da quando è iniziata la conservazione dei registri moderni. Ha generato una serie di onde di tsunami che in alcuni punti hanno raggiunto una straordinaria altezza da 125 a 130 piedi. Le onde hanno devastato gran parte della popolosa costa del Giappone, fece fondere tre reattori nucleari, e ucciso vicino a 20, 000 persone.
La causa evidente dello tsunami:il terremoto è avvenuto in una zona di subduzione, dove la placca tettonica sottostante l'Oceano Pacifico stava cercando di scivolare sotto la placca continentale adiacente che sostiene il Giappone e altre masse continentali. I piatti erano stati in gran parte incollati l'uno contro l'altro per secoli, e la pressione accumulata. Finalmente, qualcosa ha dato. Centinaia di miglia quadrate di fondale marino si sono improvvisamente spostate orizzontalmente per circa 160 piedi, e spinta verso l'alto fino a 33 piedi. Gli scienziati chiamano questo un megathrust. Come una mano agitata vigorosamente sott'acqua in una vasca da bagno, il baratro si è propagato alla superficie del mare e si è tradotto in onde. Mentre si avvicinavano alle acque costiere poco profonde, la loro energia concentrata, e crebbero in altezza. Il resto è storia.
Ma gli scienziati si sono presto resi conto che qualcosa non tornava. Le dimensioni degli tsunami tendono a rispecchiare le magnitudo dei terremoti su una scala prevedibile; Questo ha prodotto onde tre o quattro volte più grandi del previsto. Solo mesi dopo, Gli scienziati giapponesi hanno identificato un altro, faglia altamente insolita a circa 30 miglia più vicino alla costa che sembrava essersi mossa in tandem con il megathrust. Questa colpa, hanno ragionato, avrebbe potuto amplificare lo tsunami. Ma esattamente come si è sviluppato lì, non potevano dire. Ora, un nuovo studio sulla rivista Geoscienze naturali dà una risposta, e possibili approfondimenti su altre aree a rischio di tsunami fuori misura.
Gli autori dello studio, con sede presso il Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University, ha esaminato un'ampia varietà di dati raccolti da altri ricercatori prima e dopo il terremoto. Ciò includeva mappe topografiche del fondale marino, sedimenti da pozzi sottomarini, e registrazioni di shock sismici a parte il megathrust.
La faglia insolita in questione è una cosiddetta faglia estensionale, in cui la crosta terrestre viene disgregata invece di essere spinta insieme. Dopo la megaspinta, l'area intorno alla faglia estensionale si è spostata di circa 200 piedi verso il mare, e lì si poteva vedere una serie di scarpate alte dai 10 ai 15 piedi, indicando un improvviso, rottura potente. L'area intorno alla faglia estensionale era anche più calda del fondale circostante, indicando attrito da un movimento molto recente; che suggeriva che la faglia estensionale si fosse allentata quando il megathrust aveva colpito. Questo a sua volta avrebbe aumentato la potenza dello tsunami.
Le faglie estensionali sono infatti comuni intorno alle zone di subduzione, ma solo nelle placche oceaniche, non quelli continentali prevalenti, dove è stato trovato questo. Come ci è arrivato? E, potrebbero nascondersi caratteristiche così pericolose in altre parti del mondo?
Gli autori del nuovo articolo ritengono che la risposta sia l'angolo con cui la placca oceanica si tuffa sotto quella continentale; dicono che si è gradualmente ridotto nel corso di milioni di anni. "La maggior parte delle persone direbbe che è stata la mega spinta che ha causato lo tsunami, ma noi e alcuni altri stiamo dicendo che potrebbe esserci stato qualcos'altro al lavoro oltre a quello, ", ha affermato Bar Oryan, studente di dottorato di Lamont, l'autore principale del documento. "La novità qui è che spieghiamo il meccanismo di come si è sviluppato il guasto".
I ricercatori dicono che molto tempo fa, la placca oceanica si stava abbassando con un angolo più ripido, e potrebbe cadere abbastanza facilmente, senza disturbare il fondale marino sulla placca continentale prevalente. Qualsiasi faglia estensionale era probabilmente confinata alla placca oceanica dietro la fossa, la zona in cui le due placche si incontrano. Quindi, a partire forse da 4 milioni o 5 milioni di anni fa, sembra che l'angolo di subduzione abbia cominciato a diminuire. Di conseguenza, la placca oceanica iniziò a esercitare pressione sui sedimenti in cima alla placca continentale. Questo ha spinto i sedimenti in un enorme, sottile gobba tra la trincea e la costa giapponese. Una volta che la gobba è diventata abbastanza grande e compressa, era destinato a rompersi, ed è stato probabilmente quello che è successo quando il megaterremoto ha scosso le cose. I ricercatori hanno utilizzato modelli al computer per mostrare come i cambiamenti a lungo termine nell'inclinazione della placca potrebbero produrre grandi cambiamenti nella deformazione a breve termine durante un terremoto.
Ci sono più linee di prova. Per uno, il materiale prelevato dai pozzi prima del terremoto mostra che i sedimenti erano stati schiacciati verso l'alto a metà strada tra la terra e la trincea, mentre quelli più vicini sia alla terra che alla trincea stavano sprofondando, in modo simile a quello che potrebbe accadere se si appoggiasse un pezzo di carta su un tavolo e poi si spingesse lentamente su di esso dai lati opposti. Anche, le registrazioni delle scosse di assestamento nei sei mesi successivi al grande terremoto hanno mostrato decine di terremoti di tipo faglia estensionale che tappezzano il fondale marino sopra la placca continentale. Ciò suggerisce che la grande faglia estensionale è solo la più ovvia; ceppo veniva rilasciato ovunque in piccoli, terremoti simili nelle aree circostanti, mentre la gobba si rilassava.
Per di più, sulla terra, Il Giappone ospita numerosi vulcani disposti in un ordinato arco nord-sud. Questi sono alimentati dal magma generato a 50 o 60 miglia di profondità, all'interfaccia tra la lastra in subduzione e la placca continentale. Negli stessi 4 milioni a 5 milioni di anni, questo arco è migrato verso occidente, lontano dalla trincea. Poiché la generazione del magma tende ad avvenire ad una profondità abbastanza costante, questo aggiunge all'evidenza che l'angolo di subduzione è andato via via diminuendo, spingendo la zona di generazione del magma più nell'entroterra.
Il geofisico e coautore di Lamont Roger Buck ha affermato che lo studio e i primi su cui si basa hanno implicazioni globali. "Se possiamo andare a scoprire se l'angolo di subduzione si sta spostando verso l'alto o verso il basso, e vedere se i sedimenti stanno subendo questo stesso tipo di deformazione, potremmo essere in grado di dire meglio dove esiste questo tipo di rischio, " ha detto. I candidati per tale indagine includerebbero aree al largo del Nicaragua, Alaska, Java e altri nelle zone terremotate dell'Anello di fuoco del Pacifico. "Queste sono aree che contano per milioni di persone, " Egli ha detto.
