La inmensa mayoría de los terremotos se originan en los procesos geotectónicos a gran escala que crean, hacen chocar y hunden en las zonas de subducción, las placas oceánicas. No menos del 95 por ciento de todos los terremotos se concentran a lo largo de los bordes de las placas y cerca de nueve décimas partes de éstos se localizan en el cinturón Circum-Pacífico, donde las placas, que son relativamente rápidas, están colisionando o deslizándose contra las placas continentales más pesadas. La mayor parte del resto de terremotos están asociados a los puntos calientes, generalmente señalados por volcanes en actividad.

En conjunto, los terremotos representan una fracción muy pequeña de la energía liberada por los procesos tectónicos de la Tierra. Desde 1900, en los mayores terremotos se han liberado anualmente una energía media cercana a los 450 PJ, que no supone más del 0’03 por ciento del flujo total de calor terrestre. La liberación anual de energía sísmica de todos los terremotos que se han medido alcanza unos 300 GW, que sumada a la energía de esfuerzo invertida en deformaciones irreversibles y al calor generado por fricción a lo largo de las fallas, daría un total próximo a 1 TW, lo cual representa solamente un 2’5 por ciento del flujo de calor global.

Pero este recuento total nos dice poco de la liberación de energía y de la potencia de un solo terremoto. Aunque la mayoría son tan débiles que pasan desapercibidos para las personas, cada año se producen terremotos terriblemente destructivos, que durante el siglo XX han causado más víctimas mortales que las inundaciones, ciclones y erupciones volcánicas juntas.

La energía de estos terremotos se puede calcular a partir de la energía cinética de las ondas sísmicas generadas por la energía liberada en el esfuerzo de la deformación del suelo, pero rara vez se realizan estos cálculos directamente. Lo más frecuente es deducir la energía del terremoto a partir de la medida de su magnitud o de su momento. La medida típica de la magnitud de un terremoto fue establecida por Charles Richter en 1935, como el logaritmo decimal de la máxima amplitud (en micrómetros) registrada con un sismómetro de tensión estándar (Word-Anderson) a 100 Km de distancia del epicentro del temblor.

Desde que en 1942, Richter publicó la primera correlación entre la magnitud de energía sísmica liberada en un temblor, su trabajo (como por otra parte, es de lógica) ha sufrido numerosas modificaciones. La conversión sigue la forma estándar log₁₀ E = a + bM, donde E es la energía liberada en forma de ondas sísmicas (en ergios), M es la magnitud de Richter, y a y b son los coeficientes empíricos que varían entre 6’1 – 13’5 y 1’2 – 2 respectivamente. Otras conversiones alternativas permiten obtener la energía liberada a partir del momento del terremoto, que se define como el producto de la rigidez por el desplazamiento medio de la falla y por la superficie media desplazada.

Los mayores terremotos registrados tienen magnitudes Richter comprendidas entre 8 y 8’9, con liberación de energía sísmica entre 48 PJ y 1’41 EJ. Todos hemos oído en alguna ocasión algún comentario sobre el terremoto de San Francisco de 1906, donde los cálculos basados en tres métodos utilizados en el esfuerzo dieron valores tan distintos como 9’40 y 175 PJ, y con método cinético se obtuvo 2’5 PJ.

Los terremotos, por ser a la vez de breve duración y estar limitados espacialmente, desarrollan potencias y densidades de potencia extraordinariamente altas. La potencia de un temblor de magnitud 8 en la escala de Richter que durase solamente medio minuto, sería de 1’6 PW, y si toda esta potencia estuviera repartida uniformemente en un área de 80 Km de radio, la densidad de potencia sería tan elevada como 80 KW/m².

Obviamente, tales flujos pueden ser terriblemente destructivos, pero ni las pérdidas de vidas humanas ni los daños materiales que ocasionan los temblores están correlacionados de una manera sencilla con la energía liberada. La densidad de población o de industrias, así como la calidad de las construcciones, constituyen un factor muchísimo más importante para determinar la mortandad o el impacto económico de los mismo. Por ejemplo, el coste en vidas humanas del gran terremoto japonés que en 1923 arrasó Tokio, donde existía una alta densidad de casas de madera, fue unas 200 veces más elevado que el terremoto de San Francisco de 1906 en el que se liberó cuatro veces más energía. También aquí salen perdiendo, como siempre, los pobres.

Por otra parte, no podemos olvidar que la superficie del globo terrestre está dominada por las aguas, y los seres humanos viven en la Tierra seca. Sin embargo, vienen los tsunamis. La predicción de estas catástrofes continúa siendo imposible. Se tienen datos, se localizan las zonas de más frecuencia, y conocen las fallas de desgarre y las inversas, los ciclos, etc., pero el conocimiento es aún escaso para prevenir dónde y cuándo se producirán temblores.

Las olas sísmicas que se pueden provocar por terremotos submarinos se propagan durante miles de kilómetros a velocidades de 550 – 720 Km/h, perdiendo en su viaje muy poca potencia. Estas olas, prácticamente invisibles en el mar, se levantan hasta una altura de 10 metros en agua poco profundas y pueden llegar a golpear las costas con intensidades de potencia en superficie vertical de hasta 200 – 500 MW/m², y con impactos horizontales de intensidad y potencia entre 10 – 100 MW/m². Son, pues, mucho más potentes que los ciclones tropicales y causan grandes daños tanto materiales como en pérdida de vidas humanas.

emilio silvera

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Los grandes accidentes de la superficie terrestre (el fondo marino, los continentes y sus cordilleras) han sido generados por el imparable movimiento de los rígidos bloques de la litosfera. Las grandes placas oceánicas divergen en las crestas dorsales oceánicas, donde surge el magma creando nueva corteza basáltica, que se desliza a lo largo de fallas hasta que finalmente chocan con los bordes continentales donde se hunden en profundas fosas, zonas de subducción, para ser recicladas en el manto. Aunque el recorrido entre la dorsal y la fosa se completa en 10⁷ años, algunas zonas continentales permanecen muy estables, estando cubiertas por rocas cuya edad es casi veinte veces la edad de las más antiguas cortezas marinas, que a su vez, datan de unos doscientos millones de años.

Dondequiera que choquen las relativamente rápidas placas tectónicas oceánicas con las enormes placas continentales, se forman cadenas montañosas en continua elevación. Los ejemplos más espectaculares se subducción y formación montañosa son, respectivamente, la placa del Pacífico sumergiéndose en las profundas fosas del Asia oriental, y el Himalaya, que se eleva por el choque de las placas índica y euroasiática.

En otras zonas de la litosfera, la afloración de rocas calientes del mando debilita inicialmente y agrietan posteriormente la corteza continental, hasta que finalmente, formando nueva corteza oceánica, separan los continentes. Ejemplos de diversos estadios de este proceso son el Mar Rojo, el golfo de Adén y las fracturas del Valle del Rift, en el este de África.

El movimiento de la placa africana es hacia el Norte a unos 2,15 centímetros cada año, lo cual la llevará a unirse al extremo sur de España dentro de 650.000 años, separando el mar Mediterráneo del océano Atlántico.

Este proceso de separación continental parece ser bastante regular. Se observan periodos de formación montañosa por compresión en el intervalo de cuatrocientos a quinientos millones de años, a los que sigue, unos cien millones de años más tarde, un resurgir de la rotura. Esta secuencia se repite en un ciclo supercontinental en el que se alterna la separación de grandes zonas continentales con su agrupamiento.

   Imagen de la isla de Hawái desde satélite.

Las plumas de magma que perforan la litosfera también crean focos calientes duraderos que están asociados a los volcanes. Las islas Hawai y la cadena de montañas oceánicas que se extienden desde ellas hasta Kamchatka constituyen la manifestación más espectacular de focos calientes que surgen en medio de la veloz placa del Pacífico, entre los que actualmente se encuentran los ríos continuos de lava del volcán Kilauea y la lenta creación de la futura isla hawaiana de Loihi.

Las enormes plumas de magma que afloran desde las capas profundas del manto han dado origen a grandes superficies de lava, la mayor de las cuales es la meseta oceánica de Ontong Java, que cubre dos millones de kilómetros cuadrados, y la meseta del Decán y la siberiana, que son las mayores formaciones basálticas continentales. La generación de estas extensas formaciones afecta de manera importante a la composición de la atmósfera debido a las grandes emisiones de CO₂ y SO₂ que las acompañan, y que causan elevaciones de la temperatura troposférica y lluvias ácidas, con los consiguientes efectos cruciales en la biota.

Los procesos energéticos de la geotectónica terrestre son complejos. Incluso resulta todavía incierta la contribución relativa de las fuerzas involucradas en el movimiento de las placas tectónicas. Las dos fuerzas más importantes están asociadas a la convección del material caliente del manto y al hundimiento de las zonas frías, con flotabilidad negativa, de la litosfera oceánica en las zonas de subducción. Este último proceso es debido a diferencias de densidad, máxima a una profundidad de doscientos o trescientos kilómetros, que generan un momento de fuerzas en el manto viscoso responsable de la principal fuerza convectiva.

Las velocidades de las placas, al ser estudiadas, se observa que las que cuentan con una mayor proporción de sus bordes en zonas de subducción se mueven a velocidades de 60 a 90 kilómetros por millón de años, mientras que la velocidad de las placas en las que no hay hundimiento de bloques es inferior a 40 kilómetros por millón de años.

Sin embargo, la contribución de la emisión de material del manto no es despreciable, ya que la considerable energía potencial gravitatoria de extensas zonas de rocas calientes hace que se genere nueva corteza marina en las dorsales oceánicas con una velocidad que es, al menos, tres veces superior a la velocidad con que se genera en los planos abisales.

La combinación de ese “tirar” a lo largo de las zonas de subducción y de “empujar” en las dorsales da lugar a velocidades, para las placas más rápidas, de aproximadamente 20 cm/año durante cortos periodos de tiempo. Entre estas placas que se mueven rápidamente se encuentran no sólo los pequeños bloques como Nazca y Cocos, sino también la enorme placa del Pacífico, lo cual indica que la fuerza de arrastre del manto, proporcional al área y a la velocidad, debe ser relativamente pequeña.

La mayor parte del flujo de calor que se ha medido en la Tierra debe atribuirse a la formación de nueva litosfera oceánica.

emilio silvera

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El Sistema Solar y Más Allá Está Repleto de Agua

10.04.15.- A medida que las misiones de la NASA exploran nuestro sistema solar y buscan nuevos mundos, están encontrando agua en lugares sorprendentes. El agua es una pieza fundamental en nuestra búsqueda de planetas habitables y vida más allá de la Tierra que vincula de forma sorprendente mundos aparentemente dispares.

“Las actividades científicas de la NASA han proporcionado en los últimos años una ola de descubrimientos asombrosos relacionados con el agua que nos inspiran para continuar investigando nuestros orígenes y las fascinantes posibilidades de vida en el Universo”, dijo Ellen Stofan, científico jefe de la agencia.”Podríamos estar cerca de responder finalmente a la pregunta de si estamos solos en nuestro sistema solar y más allá.”

Los elementos químicos que componen el agua, hidrógeno y oxígeno, son algunos de los más abundantes en el universo. Los astrónomos detectan la firma del agua en nubes moleculares gigantescas en el espacio interestelar, en los discos de materia de los que nacen nuevos sistemas planetarios, y en las atmósferas de planetas gigantes orbitando otras estrellas.

Existen muchos mundos que se piensa que tienen agua líquida debajo de su superficie, y muchos otros que tienen agua en forma de hielo o vapor. El agua se encuentra en cuerpos primitivos tales como cometas y asteroides, y en planetas enanos como Ceres. Las atmósferas y el interior de los cuatro planetas gigantes – Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno – se cree que contienen enormes cantidades de materia líquida, y sus lunas y anillos tienen cantidades sustanciales de hielo de agua.

Tal vez los mundos oceánicos más sorprendentes son las cinco lunas heladas de Júpiter y Saturno que presentan fuertes evidencias de océanos debajo de sus superficies: Ganímedes, Europa y Calisto en Júpiter, y Encélado y Titán de Saturno.

El Telescopio Espacial Hubble proporcionó recientemente poderosas evidencias de que Ganímedes posee un océano de agua salada bajo su superficie, probablemente localizado entre dos capas de hielo.

La NASA está explorando nuestro Sistema Solar y más allá para comprender el funcionamiento del Universo, buscando agua y vida entre las estrellas. Image Credit: NASA

Europa y Encelado se cree que tienen un océano de agua líquida bajo su superficie, en contacto con rocas ricas en minerales, y podrían tener los tres ingredientes necesarios para la vida tal y como la conocemos: agua líquida, elementos químicos esenciales para los procesos biológicos, y fuentes de energía que podrían ser usadas por los seres vivos. La misión Cassini de la NASA ha revelado que Encelado es un mundo activo con géiseres de hielo. Investigaciones recientes sugieren que podría haber actividad hidrotermal en su suelo oceánico, un ambiente potencialmente adecuado para los organismos vivos.

Naves de la NASA también han encontrado indicios de agua en los cráteres en sombra permanente sobre Mercurio y la Luna, que mantienen un registro de impactos de hielo a través del tiempo como recuerdos criogénicos.

Mientras que por un lado nuestro Sistema Solar parece estar anegado en agua en algunos lugares, otros parecen haber perdido grandes cantidades de agua.

En Marte, las misiones de NASA han encontrado claras evidencias de que el Planeta Rojo habría tenido agua en su superficie durante largos periodos de tiempo en el pasado. El rover Curiosisty descubrió un antiguo lecho del río que existía en medio de condiciones favorables para la vida tal como la conocemos.

Más recientemente, los científicos de la NASA utilizando telescopios terrestres, fueron capaces de estimar la cantidad de agua de Marte que se ha perdido con el paso de los eones. Llegaron a la conclusión de que el planeta una vez tuvo agua líquida suficiente para formar un océano que ocupó casi la mitad del hemisferio norte de Marte, en algunas regiones alcanzando profundidades de más de 1,6 kilómetros. Pero, ¿dónde se fue el agua?

Está claro para algunos de que está en los casquetes polares de Marte y por debajo de la superficie. También parece que gran parte de la atmósfera primitiva de Marte fue despojada por el viento de partículas cargadas que fluyen del Sol, haciendo que el planeta se seque. La misión MAVEN de la NASA está trabajando en órbita alrededor de Marte para esclarecerlo.

La historia de cómo Marte se secó está íntimamente ligada a la forma en que la atmósfera del Planeta Rojo interactúa con el viento solar. Los datos de las misiones solares de la agencia – incluyendo STEREO, Observatorio de Dinámica Solar, SDO, y la planificada Solar Probe Plus – son vitales para ayudar a entender mejor lo que sucedió.

Comprender la distribución del agua en nuestro sistema solar es de gran importancia para comprender cómo se formaron los planetas, las lunas, cometas y otros objetos hace unos 4.500 millones de años a partir del disco de gas y polvo que rodeaba nuestro Sol.

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