Un tipo speciale di antenna utilizzata per l'immagine della Terra come uno scanner a ultrasuoni si trascina dietro la nave da ricerca Marcus Langseth. Gli investigatori sismici dell'Istituto di geofisica dell'Università del Texas hanno utilizzato i supercomputer del Texas Advanced Computing Center Seismic per analizzare un'immagine sismica di una zona di subduzione nei dettagli precedenti. Credito:UT Jackson School of Geosciences/UTIG
Terremoti a slittamento lento, un tipo di tremore al rallentatore, sono stati rilevati in molti dei punti caldi del terremoto del mondo, compresi quelli trovati intorno all'anello di fuoco del Pacifico, ma non è chiaro come siano collegati ai dannosi terremoti che si verificano lì. Gli scienziati dell'Università del Texas ad Austin hanno ora rivelato il funzionamento interno dei terremoti utilizzando scansioni TC sismiche e supercomputer per esaminare una regione al largo della costa della Nuova Zelanda nota per produrli.
Le intuizioni aiuteranno gli scienziati a individuare il motivo per cui l'energia tettonica nelle zone di subduzione come la zona di subduzione Hikurangi della Nuova Zelanda, una regione sismicamente attiva in cui la placca tettonica del Pacifico si tuffa - o subduce - sotto l'Isola del Nord del paese, a volte viene rilasciato dolcemente come una lenta scivolata, e altre volte altrettanto devastanti, terremoti di grande magnitudo.
La ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista Geoscienze naturali come parte di un'edizione speciale incentrata sulle zone di subduzione.
"Le zone di subduzione sono le più grandi fabbriche di terremoti e tsunami del pianeta, " ha detto la co-autrice Laura Wallace, uno scienziato ricercatore presso l'Istituto di geofisica di UT Austin (UTIG) e GNS Science in Nuova Zelanda. "Con più ricerche come questa, possiamo davvero iniziare a capire l'origine dei diversi tipi di comportamento [terremoto] nelle zone di subduzione".
La ricerca ha utilizzato nuove tecniche di elaborazione delle immagini e modellazione al computer per testare diversi meccanismi proposti su come si svolgono i terremoti a scorrimento lento, rivelando quelli che hanno funzionato meglio.
L'autore principale dello studio, Adrien Arnulf, un ricercatore UTIG, detto che questa linea di ricerca è importante perché capire dove e quando potrebbe colpire un terremoto di grande zona di subduzione può avvenire solo risolvendo prima il mistero dello slittamento lento.
Danni del terremoto nel Giappone centrale, 2011. Per capire meglio come eventi sismici come questo possono colpire con una potenza sufficiente per radere al suolo gli edifici, gli scienziati dell'Università del Texas ad Austin stanno studiando i meccanismi di un altro tipo di tremore al rallentatore noto che si verifica negli stessi luoghi. Credito:GySgt Leo Salinas/DoD VI
"Se ignori lo slittamento lento, calcolerai male quanta energia viene immagazzinata e rilasciata mentre le placche tettoniche si muovono intorno al pianeta, " Egli ha detto.
Gli scienziati sanno che gli eventi di slittamento lento sono una parte importante del ciclo sismico perché si verificano in luoghi simili e possono rilasciare tanta energia tettonica repressa quanto un terremoto di magnitudo elevata, ma senza provocare scuotimenti sismici improvvisi. Infatti, gli eventi sono così lenti, sviluppandosi nel corso delle settimane, che sono sfuggiti al rilevamento fino a circa 20 anni fa.
La zona di subduzione di Hikurangi in Nuova Zelanda è un sito ideale per studiare i terremoti a scorrimento lento perché si verificano a profondità abbastanza basse da essere ripresi ad alta risoluzione, o ascoltando i brontolii interni della Terra, oppure inviando onde sismiche artificiali nel sottosuolo e registrando l'eco.
Trasformare i dati sismici in un'immagine dettagliata è un compito laborioso, ma utilizzando tecniche simili a quelle utilizzate nell'imaging medico, i geologi sono in grado di distinguere la lunghezza, forma, e la forza dell'eco sismico per capire cosa sta succedendo sottoterra.
Nello studio attuale, Arnulf è stato in grado di estrarre ancora più informazioni programmando algoritmi su Lonestar5, un supercomputer presso il Texas Advanced Computing Center, per cercare modelli nei dati. I risultati hanno detto ad Arnulf quanto fosse diventata debole la faglia e dove si sentiva la pressione all'interno delle articolazioni della Terra.
Ha lavorato con lo studente laureato della UT Jackson School of Geosciences, James Bimiller, che ha usato i parametri di Arnulf in una simulazione dettagliata che aveva sviluppato per modellare come si muovono le faglie.
Il cosiddetto Anello di fuoco è un'area che circonda la placca tettonica del Pacifico dove si verificano molti dei terremoti e delle eruzioni vulcaniche del mondo. Credito:US Geological Survey
La simulazione ha mostrato che le forze tettoniche si accumulano nella crosta e poi si rilasciano attraverso una serie di tremori al rallentatore, proprio come i terremoti a lento scorrimento rilevati a Hikurangi negli ultimi due decenni.
Secondo gli scienziati, il vero successo della ricerca non è stato che il modello ha funzionato, ma che ha mostrato loro dove sono le lacune nella fisica.
"Non abbiamo necessariamente il chiodo nella bara di come si verifica esattamente lo slittamento lento superficiale, " disse Bimiller, "ma abbiamo testato uno dei chiodi standard (attrito statico) e abbiamo scoperto che non funziona come ci si aspetterebbe. Ciò significa che possiamo probabilmente presumere che ci siano altri processi coinvolti nella modulazione dello scorrimento lento, come cicli di pressurizzazione e rilascio di fluidi."
Trovare questi altri processi è esattamente ciò che il team spera che il loro metodo aiuti a facilitare.
I dati sismici dello studio sono stati forniti da GNS Science e dal Ministero dello sviluppo economico della Nuova Zelanda. La ricerca è stata finanziata da UTIG e un fondo MBIE Endeavour per GNS Science. UTIG è un'unità della Jackson School of Geosciences.
