Los terremotos gemelos de magnitud 6,4 y 7,1 que sacudieron la zona de Ridgecrest, en el desierto californiano de Mojave, al noreste de Los Ángeles, el 4 y el 5 de julio, respectivamente, fueron percibidos por hasta 30 millones de personas en California, Nevada, Arizona y Baja California, con el resultado de pérdidas de vidas humanas, heridos, miles de millones en daños y muchos nervios de punta. Aunque la ubicación remota sin duda minimizó los impactos, los terremotos sirvieron como una llamada de atención para los californianos complacientes de que viven en el país de los terremotos y necesitan prepararse para el inevitable «Big One» que los científicos dicen que está por venir. También hicieron que la gente hablara de todos los aspectos de los terremotos.
Hay muchos mitos sobre los terremotos. Uno de ellos es que existe el «clima sísmico», es decir, ciertos tipos de condiciones meteorológicas que suelen preceder a los terremotos, como calor y sequedad, o sequedad y nubosidad. El mito tiene su origen en el filósofo griego Aristóteles, que propuso en el siglo IV a.C. que los terremotos eran causados por vientos atrapados que escapaban de las cuevas subterráneas. Creía que las grandes cantidades de aire atrapadas en el subsuelo hacían que el tiempo en la superficie de la Tierra antes de un terremoto fuera cálido y tranquilo.
Con la llegada de la sismología -el estudio de los terremotos- ahora sabemos que la mayoría de los terremotos son causados por procesos tectónicos -fuerzas dentro de la Tierra sólida que impulsan cambios en la estructura de la corteza terrestre, principalmente la ruptura de masas rocosas subterráneas a lo largo de fallas (zonas lineales de debilidad). También sabemos que la mayoría de los terremotos se producen muy por debajo de la superficie de la Tierra, mucho más allá de la influencia de las temperaturas y condiciones de la superficie. Por último, sabemos que la distribución estadística de los terremotos es aproximadamente igual en todos los tipos de condiciones meteorológicas. Mito desmentido.
De hecho, según el Servicio Geológico de EE.UU., la única correlación que se ha observado entre los terremotos y el clima es que los grandes cambios en la presión atmosférica causados por grandes tormentas como los huracanes han demostrado desencadenar ocasionalmente lo que se conoce como «terremotos lentos», que liberan energía durante períodos de tiempo comparativamente largos y no dan lugar a sacudidas del suelo como los terremotos tradicionales. Señalan que, aunque estos grandes cambios de baja presión podrían contribuir a desencadenar un terremoto dañino, «las cifras son pequeñas y no son estadísticamente significativas».
¿Pero qué pasa con el clima? ¿Existe alguna relación entre los fenómenos climáticos y los terremotos? Pedimos al geofísico Paul Lundgren, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena (California), que hiciera un análisis científico de la cuestión.
Sumando las consecuencias sísmicas del agua
Para establecer cualquier conexión entre el clima y los terremotos, dice Lundgren, primero hay que determinar qué tipo de procesos tectónicos podrían estar relacionados con los fenómenos climáticos. Los científicos saben que los terremotos pueden ser desencadenados o inhibidos por cambios en la cantidad de tensión en una falla. La mayor variable climática que podría cambiar las cargas de tensión de las fallas es el agua superficial en forma de lluvia y nieve. Lundgren dice que varios estudios han apoyado tales correlaciones. Pero hay una trampa.
«Normalmente, donde hemos visto este tipo de correlaciones es en la microsismicidad: pequeños terremotos con magnitudes inferiores a cero, mucho más pequeños de lo que los humanos pueden sentir», dijo. «
Lundgren citó el trabajo realizado por su colega Jean-Philippe Avouac en Caltech y otros, que han encontrado una correlación entre la cantidad de microsismicidad en el Himalaya y la temporada anual de monzones. Durante los meses de verano, caen grandes cantidades de precipitaciones en la llanura indogangética, que abarca las regiones del norte del subcontinente indio. Esto aumenta las cargas de tensión en la corteza terrestre allí y disminuye los niveles de microsismicidad en el Himalaya adyacente. Durante la estación seca de invierno, cuando hay menos peso de agua sobre la corteza terrestre en la llanura, la microseismicidad del Himalaya alcanza su punto máximo.
Lundgren dice que, sin embargo, se hace mucho más difícil hacer tales inferencias sobre los terremotos más grandes.
«Hemos visto que cambios de tensión relativamente pequeños debidos a forzamientos de tipo climático pueden afectar a la microsismicidad», dijo. «Muchas de las pequeñas fracturas de la corteza terrestre son inestables. También vemos que las mareas pueden provocar débiles temblores de tierra conocidos como microseísmos. Pero el verdadero problema es tomar nuestros conocimientos sobre la microseismicidad y ampliarlos para aplicarlos a un gran terremoto, o a un terremoto de cualquier tamaño que la gente pueda sentir, en realidad.» Los cambios de tensión relacionados con el clima podrían promover o no la ocurrencia de un terremoto, pero no tenemos forma de saber en qué medida.
«No sabemos cuándo una falla puede estar en el punto crítico en el que un forzamiento no tectónico relacionado con un proceso climático podría ser la gota que colma el vaso, dando lugar a un terremoto de tamaño considerable, ¿y por qué entonces y no antes?», dijo. «Sencillamente, en este momento no estamos en condiciones de afirmar que los procesos climáticos puedan desencadenar un gran terremoto».
¿Y las sequías?
Sabemos que los efectos estacionales pueden provocar cambios en las fallas, pero ¿qué ocurre con los fenómenos climáticos menos periódicos, como una sequía de larga duración? Resulta que los cambios en las cargas de tensión de la corteza terrestre debidos a períodos de sequía pueden ser significativos. La investigación realizada por el científico del JPL Donald Argus y otros en 2017 utilizando datos de una red de estaciones GPS de alta precisión en California, Oregón y Washington encontró que los períodos alternados de sequía y fuertes precipitaciones en Sierra Nevada entre 2011 y 2017 en realidad causaron que la cordillera se elevara casi una pulgada y luego cayera la mitad de esa cantidad, ya que las rocas de la montaña perdieron agua durante la sequía y luego la recuperaron. El estudio no analizó específicamente los impactos potenciales en las fallas, pero tales cambios de tensión podrían sentirse potencialmente en las fallas en o cerca de la cordillera.
De forma similar, se ha demostrado que el bombeo de agua subterránea de los acuíferos por parte de los seres humanos, que se exacerba durante las épocas de sequía, también influye en los patrones de las cargas de tensión al «descompensar» la corteza terrestre. Lundgren se refirió a un estudio publicado en 2014 en la revista Nature por Amos et al. que analizó los efectos de la extracción de agua subterránea en el Valle Central de California sobre la sismicidad en la adyacente Falla de San Andrés. Los investigadores descubrieron que dichas extracciones pueden promover cambios laterales en la tensión de los dos lados de la falla de San Andrés, que se mueven horizontalmente uno contra otro a lo largo del límite de dos grandes placas tectónicas. Esto podría causar potencialmente que se desenganchen y se deslicen, dando lugar a un terremoto.
«Dichas tensiones son pequeñas, pero si se produce un bombeo de agua subterránea durante un largo periodo de tiempo, entonces podrían llegar a ser más significativas», dijo. Aunque estos cambios sean pequeños comparados con los causados por la acumulación normal de tensiones en una falla a causa de los procesos tectónicos, podrían acelerar la aparición del próximo gran terremoto en San Andrés». Además, como la cantidad de deslizamiento en una falla aumenta con el tiempo entre terremotos, esto podría dar lugar a terremotos más frecuentes pero más pequeños.»
Sin embargo, dice Lundgren, el segmento de Fort Tejon de la Falla de San Andrés que está más cerca del Valle Central se rompió por última vez en 1857, por lo que, dada la naturaleza errática de los terremotos a lo largo de la falla y la gran variabilidad en el tiempo entre los eventos, con nuestro nivel actual de conocimiento, los científicos están lejos de entender cuándo y dónde se producirá el próximo gran terremoto en ella.
Fuego y hielo: Glaciares y procesos tectónicos
Otro fenómeno relacionado con el clima que se cree que tiene conexiones con los procesos tectónicos es la glaciación. El retroceso de un glaciar puede reducir las cargas de tensión en la corteza terrestre, afectando al movimiento del magma subterráneo. Un estudio reciente publicado en la revista Geology sobre la actividad volcánica en Islandia hace 4.500 y 5.500 años, cuando la Tierra era mucho más fría que en la actualidad, encontró una relación entre la deglaciación y el aumento de la actividad volcánica. Por el contrario, cuando la cubierta glaciar aumentó, las erupciones disminuyeron.
También se ha demostrado que el rápido movimiento de los glaciares provoca lo que se conoce como terremotos glaciares. Los terremotos glaciares en Groenlandia alcanzan su máxima frecuencia en los meses de verano y han ido aumentando de forma constante a lo largo del tiempo, posiblemente en respuesta al calentamiento global.
Usos humanos del agua y sismicidad inducida
Además de los impactos del agua relacionados con el clima en la sismicidad, la gestión y las aplicaciones humanas del agua también pueden afectar a los terremotos a través de un fenómeno conocido como sismicidad inducida.
Por ejemplo, el agua almacenada en grandes presas se ha relacionado con la actividad sísmica en varios lugares del mundo, aunque el impacto es de naturaleza localizada. En 1975, aproximadamente ocho años después de que se creara detrás de la presa de Oroville el lago del norte de California, el segundo embalse más grande del estado construido por el hombre, se produjeron una serie de terremotos en las cercanías, el mayor de los cuales registró una magnitud de 5,7. Poco después de que el agua del embalse se redujera a su nivel más bajo desde que se llenó originalmente para reparar las tomas de la central eléctrica de la presa y luego se volviera a llenar, se produjeron los terremotos.
Varios estudios que investigaron los terremotos llegaron a la conclusión de que las fluctuaciones en el nivel del embalse, y los correspondientes cambios en el peso del mismo, cambiaron las cargas de tensión en una falla local, desencadenando los terremotos. El seguimiento de la actividad sísmica en el embalse en los años siguientes a los terremotos estableció una correlación estacional entre el nivel del embalse y la sismicidad. La sismicidad disminuye a medida que el embalse se llena en invierno y primavera, y los mayores terremotos tienden a producirse cuando el nivel del embalse desciende en verano y otoño.
La sismicidad inducida también puede producirse cuando las aplicaciones de agua del hombre lubrican una falla. Los estudios realizados por el USGS y otras instituciones han relacionado el fuerte aumento de la actividad sísmica en Oklahoma y otros estados del Medio Oeste y el Este de Estados Unidos en los últimos años con el incremento de la práctica de inyectar aguas residuales en el suelo durante las operaciones petrolíferas. Los pozos de inyección colocan fluidos bajo tierra en formaciones geológicas porosas, donde los científicos creen que a veces pueden entrar en fallas enterradas que están listas para deslizarse, cambiando la presión de los poros en ellas y haciendo que se deslicen.
Cómo entender la interconexión del sistema terrestre
Lundgren dice que cuando empezó a estudiar los terremotos, todo se centraba en entenderlos dentro del contexto de las placas tectónicas y los procesos que ocurren dentro de la corteza terrestre. Pero eso está cambiando.
«En la última década, más o menos, con la adopción generalizada de nuevas tecnologías, como el GPS, que tienen una mayor distribución espacial y sensibilidad, la gente también ha empezado a estudiar otros efectos de segundo orden, otros factores que podrían influir en los terremotos», dijo. «Es muy intrigante poder encontrar posibles vínculos entre los terremotos y el clima, como las diferencias estacionales. El reto, sin embargo, es cuadrar esas conexiones con la física fundamental.
«No estamos cerca de poder predecir cuándo puede producirse un terremoto como resultado de procesos climáticos», concluyó. «Incluso si sabemos que algún proceso climático externo está afectando potencialmente a un sistema de fallas, dado que no conocemos el estado potencial de preparación de la falla para romperse, todavía no podemos hacer esa inferencia adicional para decir, ah ha, podría tener un terremoto una semana o un mes más tarde».
Lo que estos estudios ponen de relieve es la increíble complejidad de nuestro sistema terrestre. La investigación continua nos ayudará a desentrañar mejor cómo están interconectados sus diversos componentes, a veces de forma sorprendente.