Sismómetros oceánicos, hidrófonos, fibra óptica y nuevas perforaciones permiten estudiar el manto terrestre, vigilar terremotos y mejorar las alertas de tsunami.
Redactor: Raúl Méndez C.
Editor: Valentina Ríos
La exploración del fondo marino está entrando en una nueva etapa gracias a tecnologías capaces de observar movimientos geológicos que ocurren a grandes profundidades y en regiones donde la presencia humana resulta extremadamente difícil.
Los científicos utilizan sismómetros instalados sobre el lecho oceánico, hidrófonos, buques de perforación y cables de telecomunicaciones convertidos en sensores para estudiar cómo se desplazan las ondas sísmicas, cómo circulan los materiales del manto y dónde se acumula la energía que puede originar terremotos, erupciones volcánicas o tsunamis.
Menos del 0,001 % del fondo marino ha sido observado directamente, pese a que los océanos cubren la mayor parte de la superficie del planeta. Esa limitada observación convierte a las profundidades oceánicas en una de las fronteras menos conocidas de las ciencias de la Tierra.
La importancia de ampliar esta vigilancia también se refleja en investigaciones que emplean inteligencia artificial y fibra óptica para detectar terremotos ocultos bajo el océano Pacífico, donde las redes terrestres no siempre registran con precisión los movimientos del subsuelo.
Los sismómetros oceánicos escuchan el interior del planeta
Los sismómetros de fondo oceánico, conocidos como OBS por sus siglas en inglés, son dispositivos diseñados para permanecer durante meses sobre el lecho marino y registrar vibraciones extremadamente pequeñas.
Estos instrumentos pueden funcionar durante aproximadamente un año en condiciones de elevada presión, oscuridad permanente, bajas temperaturas y difícil acceso. Sus registros permiten reconstruir el recorrido de las ondas sísmicas a través de distintos tipos de roca.
Cuando una onda atraviesa materiales con diferente temperatura, densidad o composición, su velocidad y dirección cambian. Al analizar esas variaciones, los investigadores pueden producir imágenes indirectas de regiones situadas a cientos o miles de kilómetros bajo la superficie.
La sismóloga Ana Ferreira, de University College London, comparó el movimiento de las rocas del manto con el comportamiento de una lámpara de lava. La analogía describe una capa dinámica en la que los materiales calientes ascienden y los más fríos descienden lentamente.
El manto representa más del 80 % del volumen de la Tierra. Aunque sus rocas son sólidas, pueden deformarse y fluir durante períodos geológicos prolongados, transportando calor desde el interior del planeta hacia la corteza.
Las plumas calientes explican volcanes alejados de las placas
Las observaciones realizadas con sismómetros oceánicos han permitido detectar columnas de roca caliente que ascienden desde zonas profundas del manto y generan puntos calientes bajo la corteza.
Estas estructuras, conocidas como plumas del manto, ayudan a explicar la existencia de cadenas volcánicas situadas lejos de los límites tradicionales entre placas tectónicas.
Islandia y el archipiélago de Hawái constituyen ejemplos de regiones donde el ascenso de materiales calientes desde el interior terrestre ha contribuido a mantener una intensa actividad volcánica.
Los datos obtenidos en el fondo oceánico complementan las mediciones realizadas desde tierra, ya que gran parte de la actividad tectónica y volcánica del planeta ocurre bajo el mar.
La observación submarina también permitió documentar procesos como la fragmentación progresiva de una placa tectónica bajo el Pacífico, un fenómeno que modifica la estructura del lecho marino y puede influir en la distribución futura de la actividad sísmica.
Una red temporal vigiló el magma bajo las Azores
En marzo de 2022, una sucesión de terremotos generó preocupación entre los habitantes de São Jorge, una isla volcánica perteneciente al archipiélago portugués de las Azores.
El equipo de Ferreira y otros investigadores instaló seis sismómetros de fondo oceánico alrededor de la isla para determinar qué estaba ocurriendo bajo el volcán.
Los registros permitieron seguir el desplazamiento del magma y reconstruir su ascenso desde zonas profundas. El material fundido llegó aproximadamente a un kilómetro de la superficie antes de detenerse.
Stephen Hicks, sismólogo de University College London, explicó que la presión interna no fue suficiente para producir una erupción, aunque la situación mantuvo un riesgo latente durante varios días.
La experiencia demostró que una red submarina desplegada con rapidez puede aportar información decisiva durante una crisis sísmica y volcánica, especialmente en islas donde buena parte del sistema geológico se encuentra bajo el océano.
China prepara una perforación hacia el manto terrestre
Uno de los objetivos más ambiciosos de la geociencia consiste en obtener por primera vez muestras directas y poco alteradas del manto terrestre.
Hasta ahora, las muestras de esa capa proceden principalmente de fragmentos transportados hacia la superficie por erupciones volcánicas o de materiales modificados durante su ascenso.
China puso en servicio en 2024 el buque científico Meng Xiang, cuyo nombre significa “sueño” en mandarín. La embarcación dispone de laboratorios y sistemas capaces de perforar hasta 11.000 metros bajo la superficie marina.
El paleooceanógrafo Peter Bijl, de la Universidad de Utrecht, visitó el barco durante un taller científico celebrado en Guangzhou y destacó la amplitud de sus equipos e instalaciones de investigación.
El proyecto pretende atravesar la discontinuidad de Mohorovičić, conocida como Moho, que marca la frontera física entre la corteza terrestre y el manto.
Alcanzar esa zona permitiría analizar directamente la composición, la temperatura y las propiedades mecánicas de materiales que hasta ahora solo han podido estudiarse mediante ondas sísmicas, modelos y muestras indirectas.
Los hidrófonos pueden adelantar la alerta de tsunami
Otra línea de investigación utiliza el sonido submarino para detectar la formación de tsunamis antes de que las olas alcancen las costas.
Los hidrófonos funcionan como micrófonos bajo el agua y captan señales acústicas de baja frecuencia generadas cerca del origen de un tsunami.
El sonido puede propagarse por el océano aproximadamente tres veces más rápido que la propia ola, lo que ofrece una ventaja temporal para identificar el evento y calcular su posible recorrido.
Un equipo de la Universidad de Cardiff desarrolló un modelo que procesa estas señales y puede estimar la propagación global del tsunami en menos de 30 segundos.
El matemático Usama Kadri explicó que esa rapidez podría proporcionar a las autoridades un margen adicional para activar protocolos de emergencia, emitir avisos y organizar evacuaciones en zonas costeras amenazadas.
La necesidad de mejorar estas alertas está vinculada con la dificultad de establecer por qué algunos terremotos submarinos generan tsunamis mientras otros producen desplazamientos reducidos de la superficie marina.
Los cables de telecomunicaciones se transforman en sensores
Los cables de fibra óptica que cruzan los océanos fueron diseñados para transportar comunicaciones digitales, pero también pueden registrar vibraciones producidas por terremotos, olas, corrientes y otras perturbaciones físicas.
Al analizar los cambios que esas vibraciones provocan en las señales luminosas, los científicos pueden convertir extensos tramos de cable en una red distribuida de observación sísmica.
Esta capacidad resulta especialmente valiosa en zonas oceánicas remotas, donde instalar y mantener estaciones independientes exige barcos especializados, equipos costosos y operaciones prolongadas.
El aprovechamiento de infraestructuras ya existentes permitiría vigilar de forma continua regiones que actualmente presentan grandes vacíos de información geológica.
Los cables submarinos equipados para el monitoreo ambiental también pueden medir actividad sísmica, temperatura y cambios de presión, variables útiles para estudiar tsunamis, terremotos y procesos climáticos.
Los sismómetros pueden acelerar las alertas costeras
Los terremotos submarinos suelen detectarse inicialmente mediante estaciones ubicadas en tierra. La distancia entre el origen del sismo y esas redes puede retrasar la identificación de los primeros movimientos.
Colocar sensores directamente sobre el fondo oceánico reduce esa separación y permite registrar antes las ondas que parten de una falla submarina.
Esta ventaja puede mejorar la estimación inicial de la localización, profundidad y magnitud del terremoto, datos esenciales para determinar si existe peligro de tsunami.
Las investigaciones sobre sismómetros oceánicos en el noroeste del Pacífico muestran que estas redes pueden reducir los tiempos de alerta en regiones expuestas a grandes terremotos de subducción.
Sin embargo, una alerta más rápida no equivale a una predicción exacta. Los sensores permiten detectar y caracterizar mejor un terremoto después de que comienza, pero todavía no existe un método capaz de anticipar con certeza el momento preciso en que se producirá.
La observación directa sigue siendo extremadamente limitada
La presión aumenta rápidamente con la profundidad y puede destruir equipos que no hayan sido diseñados para soportar condiciones extremas.
La oscuridad, la corrosión, las bajas temperaturas y la dificultad de recuperar instrumentos convierten cada misión en una operación compleja.
Los vehículos operados a distancia, los robots autónomos, los observatorios conectados por cable y los buques de perforación están ampliando el alcance de la investigación, aunque solo una fracción mínima del fondo oceánico ha sido examinada visualmente.
Los científicos combinan las observaciones directas con registros sísmicos, mediciones acústicas, muestras geológicas y mapas batimétricos para reconstruir procesos que no pueden contemplarse de manera completa.
Esta combinación ya permitió observar la formación de nuevo lecho marino durante episodios en los que las fracturas tectónicas alcanzaron el fondo oceánico y separaron progresivamente los lados de una dorsal.
Una red submarina puede ampliar la vigilancia mundial
Los océanos contienen límites de placas, dorsales, volcanes, fallas y zonas de subducción capaces de producir algunos de los eventos naturales más destructivos del planeta.
La escasez de instrumentos en esas regiones limita la capacidad para comprender cómo se acumula y libera la energía geológica.
La integración de sismómetros autónomos, hidrófonos, fibra óptica y cables especializados puede reducir esos vacíos y producir datos continuos sobre movimientos que antes pasaban inadvertidos.
Los registros también pueden contribuir al estudio del clima, porque la temperatura, la presión y las corrientes oceánicas modifican las señales captadas por los sistemas submarinos.
El avance de estas tecnologías no elimina el riesgo de terremotos, erupciones o tsunamis, pero permite identificar con mayor rapidez los procesos en curso, mejorar los modelos geológicos y aumentar el tiempo disponible para proteger a las comunidades costeras.
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