Las vibraciones viajan a través de nuestro planeta en ondas, como los acordes que resuenan en una guitarra rasgada. Los terremotos, los volcanes y el bullicio de la actividad humana excitan algunas de estas ondas sísmicas. Muchas más reverberan por las tormentas oceánicas impulsadas por el viento.
A medida que las tormentas agitan los mares del mundo, las olas azotadas por el viento en la superficie interactúan de una manera única que produce golpes de presión similares a pistones en el fondo marino, generando una corriente de temblores débiles que ondulan a través de la Tierra hacia todos los rincones del globo.
"Hay una huella de esos tres sistemas terrestres en estos datos sísmicos ambientales: la atmósfera, las capas exteriores rocosas de la Tierra y el océano", dijo la geofísica de la Universidad de Stanford Lucia Gualtieri, autora principal de un artículo en Actas de la Academia Nacional de Ciencias que ayuda a resolver un enigma de décadas sobre la física de las ondas sísmicas relacionadas con las tormentas oceánicas.
Conocidas como microsismos secundarios, las pequeñas ondas sísmicas excitadas por el retumbar de los océanos son tan omnipresentes y caóticas que los sismólogos han dejado de lado los datos durante mucho tiempo. "Cuando registra estas ondas, el registro sísmico parece un ruido aleatorio porque hay tantas fuentes,uno cerca del otro a lo largo del área extendida de una tormenta. Todos actúan al mismo tiempo, y los campos de ondas resultantes interfieren entre sí ", dijo Gualtieri." Usted quiere simplemente descartarlo ".
Sin embargo, durante los últimos 15 años, los investigadores han encontrado una manera de extraer el significado de estos datos ruidosos. Al analizar la rapidez con que los pares de ondas viajan de una estación sísmica a otra, han comenzado a obtener información sobre los materiales que están moviendo"Usamos ondas sísmicas como rayos X en imágenes médicas para escanear la Tierra", dijo Gualtieri, quien es profesor asistente de geofísica en la Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford Stanford Earth.
Amor olas del fondo del océano
A diferencia de una sola ola del océano que rueda por la superficie, que se extingue antes de llegar a las profundidades del mar, las interacciones caóticas de las olas que viajan en direcciones opuestas durante una tormenta pueden crear un movimiento de balanceo hacia arriba y hacia abajo en la superficie que pulsa todoel camino hacia la Tierra sólida debajo. Las vibraciones conocidas como ondas de Rayleigh luego viajan hacia afuera desde el pulso, moviendo el suelo hacia arriba y hacia abajo a medida que avanzan.
Durante décadas, los científicos han entendido el componente vertical de los microsísmos de tormentas oceánicas, donde dominan las ondas de Rayleigh. Pero hay otro conjunto de vibraciones registradas durante las tormentas oceánicas que son inexplicables en las teorías aceptadas sobre cómo los mares tormentosos generan movimientos en la Tierra sólida.Estas vibraciones, llamadas ondas de amor en honor a su descubridor del siglo XX, empujan las partículas de roca subterránea de lado a lado, perpendiculares a su camino hacia adelante, como una serpiente deslizándose. "Estas ondas no deberían estar allí en absoluto", dijo Gualtieri."No sabíamos de dónde venían".
Los científicos han presentado dos explicaciones plausibles. Una idea es que cuando la fuerza vertical que desciende de las olas del océano en colisión encuentra una pendiente en el lecho marino, se divide y forma los dos tipos diferentes de olas superficiales: Rayleigh y Love. "En ese caso,la fuente de las ondas de Love estaría muy cerca de la fuente de las ondas de Rayleigh, si no en la misma ubicación ", dijo Gualtieri.
Pero la investigación de Gualtieri, en coautoría con geocientíficos de la Universidad de Princeton, encuentra que las pendientes e inclinaciones del lecho marino no son lo suficientemente empinadas para generar la fuerte fuerza horizontal necesaria para producir las ondas Love captadas por registradores sísmicos. Sus resultados, publicados en noviembre9, apoyan una teoría alternativa, en la que las ondas de Amor se originan dentro de la Tierra misma. Resulta que cuando los mares azotados por el viento reducen la presión hacia el fondo marino, la estructura de mosaico de la Tierra sólida que se encuentra debajo responde con un zumbido propio.
"Entendemos cómo los terremotos crean ondas de amor, pero nunca hemos descubierto exactamente cómo las crean las olas del océano", dijo el experto en ruido sísmico ambiental Keith Koper, profesor de geología y geofísica y director de estaciones de sismógrafos en la Universidad de Utah., quien no participó en el estudio. "Esto es un poco vergonzoso porque las olas de Love generadas por el océano se han observado durante más de 50 años". El artículo dirigido por Gualtieri, dijo, "proporciona evidencia concluyente" de cómo las olas del océano generan estatipo particular de vibración en la Tierra.
Tierra de simulación
Usando la supercomputadora Summit en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, los investigadores simularon las complejas interacciones que ocurren entre las tormentas, las olas del océano y la Tierra sólida durante períodos de tres horas. Con una precisión de cuatro segundos, cada simulación incluyó 230.400 fuentes de presión dispersas portodo el mundo ". Estamos usando la computadora como laboratorio, para permitir que las ondas sísmicas se propaguen desde fuentes realistas en todos los océanos del mundo según la física conocida sobre cómo y dónde las ondas sísmicas son generadas por las tormentas oceánicas, así como también cómo se mueven a través dela Tierra ", dijo Gualtieri.
Una versión del modelo de la Tierra representaba al planeta como un mundo estratificado simplista, donde las propiedades varían solo con la profundidad, como un pastel de capas. El otro modelo, más fiel a la vida, capturó más de la variación tridimensional en su subsuelo.terreno, como una galleta con chispas de chocolate. Para cada versión, los investigadores activaron y desactivaron los datos de profundidad submarina para probar si las características del fondo marino como cañones, barrancos y montañas, a diferencia de la estructura más profunda, podían producir ondas de amor.
Los resultados muestran que las ondas de Amor se generan de manera deficiente en la Tierra unidimensional con forma de torta de capas. Sin embargo, con unos 30 minutos y un océano retumbante, las ondas de Amor emanaron de debajo del lecho marino en el modelo tridimensional. CuandoLas ondas de Rayleigh y otras ondas sísmicas generadas por tormentas oceánicas encuentran zonas más calientes o más frías y diferentes materiales en su viaje lateral a través de la Tierra, el estudio sugiere que su energía se dispersa y reenfoca. En el proceso, una porción del campo de ondas se convierte en ondas Love ".aplica esas fuentes de presión de las olas del océano que interfieren y espera, la Tierra le dará todo el campo de ondas ", dijo Gualtieri." Es la Tierra misma la que generará las ondas del Amor ".
Según Gualtieri, una mejor comprensión de cómo estas vibraciones surgen y se propagan a través de la Tierra podría ayudar a llenar las lagunas en el conocimiento no solo del interior de nuestro planeta sino también de su clima cambiante. Las grabaciones sísmicas analógicas se remontan a antes de la era de los satélites y-Los datos digitales de calidad se han registrado durante varias décadas.
"Esta base de datos contiene información sobre los procesos ambientales y está prácticamente desaprovechada", dijo.
Los recursos computacionales fueron proporcionados por la Instalación de Computación de Liderazgo de Oak Ridge del Departamento de Energía de EE. UU. Y el Instituto de Princeton para Ciencias e Ingeniería Computacional PICSciE.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Josie Garthwaite. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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