Una expedición de investigación internacional en la que participó Cornell ha descubierto nuevos detalles sobre por qué un terremoto de 2011 al noreste de Japón se comportó de manera tan inusual al levantar el lecho marino y producir un tsunami que devastó las comunidades costeras junto con la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi.
por Syl Kacapyr, Universidad de Cornell
Algunos de los primeros datos publicados de la expedición se detallan en la revista Science y revelan que en la Fosa de Japón —el límite oceánico profundo donde una placa tectónica se sumerge bajo otra— la zona de falla se estrecha hasta formar una fina capa rica en arcilla, oculta justo debajo del lecho marino. Esta débil capa permitió que el megaterremoto de 2011 rompiera hasta la fosa, produciendo un deslizamiento superficial de 50 a 70 metros que desplazó grandes porciones del lecho marino.
«Este trabajo ayuda a explicar por qué el terremoto de 2011 se comportó de forma tan distinta a lo que muchos de nuestros modelos predijeron», afirmó Patrick Fulton, coautor del estudio, profesor asociado y becario Croll Sesquicentenario del Departamento de Ciencias de la Tierra y la Atmósfera de Ingeniería de Cornell. «Al observar con precisión cómo se construye la zona de falla, podemos comprender mejor dónde es probable que se concentre el deslizamiento y el potencial de tsunami que podría tener una zona de subducción determinada».
En la mayoría de los terremotos en zonas de subducción, la ruptura comienza en las profundidades de la falla y la magnitud del deslizamiento disminuye a medida que la ruptura asciende hacia el fondo marino. Sin embargo, en 2011, el deslizamiento se acentuó a medida que la ruptura se acercaba a la superficie, un resultado sorprendente que geocientíficos como Fulton llevan más de una década intentando explicar.
Métodos de expedición y logros científicos
Fulton fue codirector científico de la Expedición 405 del Programa Internacional de Descubrimiento Oceánico, conocida como JTRACK. En 2024, recopiló los datos del estudio mediante el despliegue de un buque de investigación de aguas profundas para perforar la falla y los sedimentos de la placa del Pacífico. La expedición alcanzó una longitud total de tubería de perforación de 7906 metros bajo la superficie del mar, reconocida por el Libro Guinness de los Récords como la perforación oceánica científica más profunda jamás realizada.
El récord resalta tanto las capacidades técnicas del barco como la estrecha colaboración entre la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marina y Terrestre, los socios de la industria y el equipo científico internacional, dijo Fulton, quien pasó casi dos meses en el barco.
La expedición JTRACK se basa en los resultados de una expedición anterior a la región un año después del terremoto, que identificó por primera vez la naturaleza débil de la falla superficial del límite de placas. Fulton, quien participó en el anterior Proyecto de Perforación Rápida de la Trinchera Japonesa, afirmó que los resultados de JTRACK ofrecen una visión mucho más completa de cómo se organizan la zona de falla superficial y los sedimentos entrantes.
Principales hallazgos del análisis de sedimentos
Las muestras de sedimentos recuperadas de la perforación revelaron una capa de arcilla pelágica de 30 metros de espesor, un material muy blando y resbaladizo formado por partículas microscópicas que se depositaron lentamente en el fondo marino durante millones de años. Con capas más resistentes a su alrededor, la arcilla actuó como una «línea de desgarro» natural que concentró la ruptura a lo largo de esa superficie.
«En la Fosa de Japón, la estratificación geológica básicamente predetermina dónde se formará la falla», explicó Fulton. «Se convierte en una superficie extremadamente concentrada y extremadamente débil, lo que facilita la propagación de las rupturas hasta el fondo marino».
Fulton dijo que debido a que la capa de arcilla pelágica se extiende por cientos de millas a lo largo de la fosa de Japón, la región puede ser más propensa a terremotos de deslizamiento superficial de lo que se reconocía anteriormente.
«En última instancia, nuestro objetivo es traducir este tipo de conocimiento detallado de las zonas de falla en mejores evaluaciones de los peligros de terremotos y tsunamis para las comunidades costeras de todo el mundo», dijo Fulton.
Documentales y futuras publicaciones de datos
Coincidiendo con la publicación del estudio, se estrena un documental de 30 minutos sobre la expedición. El documental sigue a Fulton y a decenas de científicos durante 105 días en el mar mientras planifican, perforan, recuperan muestras de núcleos e instalan observatorios a largo plazo que llegan hasta la zona de la falla.
Está previsto que más datos de la expedición estén disponibles públicamente a través del Programa Internacional de Descubrimiento de los Océanos.
Más información: JD Kirkpatrick, La localización extrema del límite de placas promueve el deslizamiento sísmico superficial en la Fosa de Japón, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ady0234 . www.science.org/doi/10.1126/science.ady0234
