Sembra una lastra liscia di acciaio inossidabile, ma guarda un po' più da vicino, e vedrai una sezione trasversale semplificata del bacino sedimentario di Los Angeles.

La ricercatrice del Caltech Sunyoung Park e i suoi colleghi stanno stampando modelli 3D come il proxy di Los Angeles in metallo per fornire una nuova piattaforma per esperimenti sismici. Stampando un modello che replica il bordo di un bacino o l'ascesa e la caduta di una caratteristica topografica e dirigendo su di esso la luce laser, Park può simulare e registrare come le onde sismiche potrebbero attraversare la Terra reale.

Nella sua presentazione al meeting annuale 2021 della Seismological Society of America (SSA), Park ha spiegato perché questi modelli fisici possono affrontare alcuni degli svantaggi della modellazione numerica del movimento del suolo in alcuni casi.

su piccola scala, strutture complesse in un paesaggio possono amplificare e alterare il movimento del suolo dopo un terremoto, ma i sismologi hanno difficoltà a modellare questi impatti, disse Parco. "Anche se sappiamo che queste cose sono molto importanti per scuotere il terreno, gli effetti della topografia, interfacce e bordi sono problemi difficili da studiare numericamente."

L'integrazione di queste funzionalità nelle simulazioni del movimento del suolo richiede molta potenza di calcolo, e può essere difficile verificare questi calcoli numerici, lei ha aggiunto.

Per affrontare queste sfide, Park ha iniziato a creare modelli 3D di semplici caratteristiche topografiche e del bacino per esplorare questi effetti sullo scuotimento del suolo. Il metallo è il suo materiale di stampa preferito, "perché può essere rigido come le condizioni della crosta inferiore della Terra, " lei disse.

Controllando i parametri di stampa, Park può anche controllare la densità del metallo così come è fissata dalla stampante, creando un materiale con diverse velocità sismiche. Il risultato, nel caso dell'esempio del bacino di Los Angeles che ha mostrato alla riunione, è un modello di 20 per 4 centimetri che rappresenta una sezione trasversale di 50 chilometri attraverso il bacino.

In una scala di circa 1:250, 000 per il paesaggio stampato, Park aveva bisogno di ridimensionare anche le lunghezze d'onda che usava per simulare le onde sismiche, ed è qui che entra in gioco il sistema di sorgente e ricevitore basato su laser. Un raggio laser sul modello imita un evento di sorgente sismica, e i ricevitori laser doppler percepiscono le vibrazioni risultanti mentre le onde sismiche interagiscono con le caratteristiche del modello.

Gli esperimenti con i modelli hanno prodotto alcune scoperte interessanti. Con una sezione trasversale del bacino poco profonda, ad esempio, Park ha scoperto che alcune delle onde ad alta frequenza erano bloccate dal viaggiare attraverso il bacino.

"Sappiamo che i bacini di solito amplificano i movimenti del suolo, " lei disse, "ma questo suggerisce che dovremmo pensarci anche in termini di diversi contenuti di frequenza".

Park ha affermato che i modelli potrebbero essere utili anche per studiare la propagazione delle onde attraverso altre caratteristiche sismologicamente complesse, come roccia altamente danneggiata vicino a una faglia, strati rocciosi iniettati con fluidi e gas durante l'estrazione di petrolio e gas o il sequestro del carbonio, e caratteristiche nelle profondità della Terra.

Park entrerà a far parte del Dipartimento di Scienze Geofisiche dell'Università di Chicago nel giugno 2021.