L'11 marzo 2011, un terremoto di magnitudo 9, 0 ha scosso il Giappone per quasi sei minuti, provocando uno tsunami e un disastro nucleare che hanno ucciso collettivamente quasi 20.000 persone. Ma sotto la superficie, le placche tettoniche al largo della costa orientale del Giappone avevano silenziosamente iniziato a spostarsi molto prima che iniziassero le scosse. Nel febbraio 2011, due terremoti più tranquilli iniziarono lentamente a strisciare lungo la trincea del Giappone verso il punto in cui un enorme terremoto sarebbe scoppiato un mese dopo.
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Questi strani, silenziosi terremoti sono chiamati eventi a scivolamento lento o terremoti lenti - termini generali per lo spettro di movimenti e scosse sommessi che si verificano al confine tra placche tettoniche. Scoperto solo negli ultimi 20 anni, i terremoti lenti sono ancora un puzzle sismico. Possono spostare le placche tettoniche di tanto o più di un terremoto di magnitudo 7. Ma mentre un normale terremoto rilascia improvvisamente onde sismiche che possono rovesciare gli edifici, un lento terremoto dura giorni, mesi, a volte persino anni - e le persone vicine non sentono mai nulla.
Si pensa che questi impercettibili rimbombi abbiano preceduto massicci terremoti che si sono scatenati in Giappone, Messico e Cile, ma non sappiamo se i lenti terremoti abbiano innescato i giganteschi temblors o persino come si relazionino con le loro controparti più veloci e pericolose. Decodificare quando, dove e perché i lenti terremoti possono aiutarci a capire le zone di faglia più pericolose del nostro pianeta e, forse, anche aiutarci a prevedere terremoti e tsunami devastanti prima che prendano il pedaggio.
"È un vero mistero", afferma Heidi Houston, geofisico dell'Università di Washington a Seattle. "Abbiamo studiato terremoti regolari per decenni e capiamo alcune cose su di loro - e quindi questo processo si presenta ed è lo stesso in alcuni aspetti, e così molto diverso in alcuni altri aspetti."
Installazione di sensori per monitorare i sottili movimenti della terra. (Per gentile concessione di Herb Dragert) Prima della fine degli anni '90, i geoscienziati pensavano di avere una comprensione di come il puzzle delle placche tettoniche che coprivano la superficie terrestre si muovessero e si incastrassero. Presumevano che quando una lastra della crosta terrestre scivolasse accanto a un'altra, le piastre si insinuano costantemente l'una nell'altra o si bloccano, accumulando stress fino a quando non scivolano in modo esplosivo in un terremoto che si increspa dalla zona di faglia.
Ma a partire proprio intorno al nuovo millennio, una raffica di pubblicazioni scientifiche descrisse una nuova classe di terremoti lenti ricorrenti e diffusi osservati sui bordi opposti del Pacifico.
Il primo rapporto di un evento di slittamento lento chiaramente definito proveniva dalla zona di subduzione di Cascadia, che è formata dalla piastra Juan de Fuca che spinge sotto la piastra del Nord America dalla California settentrionale all'isola di Vancouver. Lì, le regioni a circa 20 miglia sotto la superficie sono ammorbidite dalle profondità e dalle alte temperature e scivolano dolcemente l'una accanto all'altra. Ma porzioni più superficiali e fragili delle placche tettoniche scorrevoli possono rimanere bloccate insieme fino a quando la regione bloccata non si rompe in una gigantesca megatrust. Cascadia non ha scatenato un terremoto dal 1700, ma i rumori nella comunità sismica suggeriscono che il prossimo grande sta arrivando.
Nel 1999, il geofisico Herb Dragert con il Geological Survey del Canada notò che alcune stazioni di monitoraggio GPS continue sull'isola meridionale di Vancouver e nella penisola olimpica si stavano comportando in modo strano. Sette di loro saltarono di circa un quarto di pollice per diverse settimane nella direzione opposta al normale movimento della placca. Questo tipo di salto all'indietro è quello che ti aspetteresti di vedere in un terremoto, ma non si sono verificati tremori rilevabili.
"Inizialmente Herb era molto preoccupato: pensava che qualcosa non andasse nei dati", afferma Kelin Wang, uno scienziato del Geological Survey del Canada che ha lavorato con Dragert e il geoscienziato Thomas James per decodificare questo enigma. "Ha provato di tutto per dimostrare di essersi sbagliato, e tutto è fallito."
Questo perché non c'era nulla di sbagliato nei dati. La squadra si rese presto conto che stavano vedendo la piastra del Nord America e la piastra Juan de Fuca che scivolavano delicatamente mentre le toppe in cui erano incollate si aprivano. A 18-24 miglia sotto la superficie, queste macchie bloccate erano al di sopra della regione ad alta temperatura e alta pressione in cui le piastre scorrono senza intoppi, ma al di sotto delle porzioni bloccate che generano un terremoto della zona di subduzione. E si scopre che la zona appiccicosa e intermedia scivola su un programma, circa ogni 14 mesi.
Nello stesso periodo, attraverso l'Oceano Pacifico, un sismologo del National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention ha notato vibrazioni a bassa frequenza che si diffondono periodicamente dal sismometro al sismometro attraverso la zona di subduzione Nankai Trough nel sud-ovest del Giappone. Kazushige Obara, che è ora all'Istituto di ricerca sui terremoti dell'Università di Tokyo, osserva che questi rumori sono iniziati 21 miglia sotto la superficie e potrebbero continuare per giorni, assomigliando al tremore che accompagna le eruzioni vulcaniche, ma questa non era un'area vulcanica.
Quando Obara e Dragert si incontrarono durante una conferenza, si resero conto che gli eventi di slittamento lento che Dragert rilevava tramite GPS e il tremore non vulcanico rilevato da Obara sui sismometri potevano essere entrambi segni dello stesso tipo di movimento impercettibile della placca nelle zone di subduzione.
"Sono stato colpito dal loro tempo di durata simile, allineamenti identici con lo sciopero delle rispettive zone di subduzione, profondità di accadimento simili", afferma Dragert in una e-mail.
Quindi quando Dragert tornò in Canada, il suo collega Garry Rogers, un sismologo ormai in pensione che lavorò con Dragert al Geological Survey del Canada, cercò scatole di vecchi sismogrammi per cercare di identificare la forma d'onda rivelatrice del tremore. Lo hanno trovato ogni volta che le unità GPS hanno registrato un evento a scorrimento lento.
"I peli erano in piedi sulla parte posteriore del mio collo", dice Rogers. "È stata una giornata molto eccitante."
Poco dopo, Obara ha abbinato uno slittamento al tremore che stava vedendo in Giappone. Ora sappiamo che esistono diversi tipi di terremoti lenti che possono verificarsi con o senza tremore, a diverse profondità e per periodi diversi. Sono scivolati silenziosamente attraverso le zone di subduzione al largo delle coste dell'Alaska, del Costa Rica, del Messico, della Nuova Zelanda e persino attraverso l'interfaccia a piastre verticali di San Andreas Fault, il tutto senza essere rilevati (a meno che tu non sia un satellite o un sismometro).
"Non avevamo davvero idea che ci fosse tutto questo ricco spettro e questa famiglia di eventi di errore", afferma Laura Wallace, geofisica dell'Università del Texas ad Austin, che studia i lenti terremoti al largo delle coste della Nuova Zelanda. “Ha davvero trasformato la nostra comprensione di come si comportano i guasti ai confini della lastra e di come viene adattato il movimento della lastra. È un grosso problema. "
La Nuova Zelanda e il fondale marino. La trincea di Hikurangi si trova appena a sud della trincea blu scuro (la trincea di Kermadec) nella parte superiore centrale di questa immagine. (Sandwell & Smith (1997), Stagpoole (2002)) Ma indagare su questo ricco spettro di eventi a scivolamento lento è una sfida, in parte perché sono così sottili e in parte perché sono in gran parte inaccessibili.
"È dannatamente difficile guardare qualcosa di così profondo nella Terra", afferma Rogers. Soprattutto se quel qualcosa è anche in profondità sotto il mare, come gli eventi a scivolamento lento che spostano la fossa Hikurangi al largo della costa orientale dell'Isola del Nord della Nuova Zelanda fino a qualche centimetro ogni pochi anni.
Quindi, nel 2014, Wallace è diventato creativo. Ha guidato lo spiegamento di una rete di manometri subacquei per rilevare eventuali movimenti verticali del fondo marino che potrebbero segnalare un evento di slittamento lento. Lo ha cronometrato nel modo giusto: i manometri hanno rilevato il fondo dell'oceano sotto di loro, sollevandosi su e giù, che Wallace e il suo team hanno calcolato per indicare che le piastre erano scivolate di circa 4-8 pollici nell'arco di alcune settimane. A differenza dei rallentamenti che si verificano in profondità sotto la superficie di Cascadia e in Giappone, questi scivolamenti hanno avuto origine a una distanza compresa tra 2, 5 e 4 miglia sotto il fondo del mare, il che significa che i terremoti lenti possono verificarsi in profondità e in condizioni molto diverse da quelle in cui erano originariamente scoperto in.
Inoltre, la sezione della trincea che i manometri di Wallace hanno colto mentre scivolava era la stessa sezione che nel 1947 generò due tsunami back-to-back che sbriciolarono un cottage, scaricarono due uomini su una strada interna e in qualche modo non uccisero nessuno.
"Se riusciamo a capire quella relazione tra gli eventi di slittamento lento e i terremoti dannosi nelle zone di subduzione, alla fine potremmo essere in grado di usare queste cose in modo previsionale", afferma.
Ma prima dobbiamo migliorare nel individuarli e nel monitorarli, cosa che sta cercando di fare Demian Saffer alla Pennsylvania State University. Negli ultimi sei anni, ha lavorato con scienziati in Giappone e Germania per creare due osservatori di pozzi - fondamentalmente, raccolte di strumenti sigillati in fori profondi sotto il fondo del mare vicino alla fossa di Nankai nel sud-ovest del Giappone - il luogo in cui Obara ha scoperto per la prima volta il tremore .
Da questi osservatori di pozzi e dai dati raccolti da una rete di sensori sul fondo del mare, il suo team ha raccolto prove preliminari di scivolamenti lenti che coincidono con sciami di piccoli terremoti a bassa frequenza. Saffer sospetta che questi scivoloni lenti e lenti possano rilasciare stress repressi al limite della placca che altrimenti si spezzerebbe in un terremoto catastrofico.
Paragona questo fenomeno a una frizione scivolosa che crea un po 'di stress, ma poi fallisce ogni pochi mesi o anni. "Quello che stiamo vedendo è molto preliminare, ma stiamo vedendo indicazioni di eventi lenti abbastanza comuni che sembrano alleviare lo stress sul confine del piatto, il che è abbastanza bello", dice. Presenterà questi risultati alla riunione della American Geophysical Union che si terrà questo autunno.
I ricercatori hanno recuperato una serie di sensori sottomarini che avevano monitorato lo slittamento lento al largo della costa della Nuova Zelanda. (Per gentile concessione di Erin Todd all'Università della California-Santa Cruz) Wallace, Saffer e un grande team internazionale di scienziati stanno attualmente pianificando una spedizione per il 2018 per scavare nella fossa Hikurangi per creare osservatori simili. E mentre perforano gli spin nella crosta oceanica, hanno in programma di raccogliere campioni delle rocce che compongono le placche tettoniche per capire di cosa si tratta sui minerali e sui fluidi nella zona di subduzione che consentono lo scivolamento lento.
"Ci sono molte teorie su quali tipi di condizioni fisiche potrebbero portare a questo comportamento a scivolamento lento", spiega Wallace. Dice che uno dei più popolari è che i liquidi in eccesso all'interno della zona di faglia lo indeboliscono e gli permettono di scivolare più facilmente. "Ma non lo capiamo ancora davvero", aggiunge.
Nel punto in cui tutto è iniziato, nella zona di subduzione di Cascadia, Heidi Houston dell'Università di Washington sta anche lavorando per comprendere i meccanismi di base alla base dei lenti terremoti. "Quali processi li mantengono lenti?" Dice Houston. "Questo è il mistero centrale di loro."
Houston ha scoperto di recente che mentre i tremori rimbombano sotto le zone di faglia, forze tanto banali quanto le maree possono rafforzarle. Continua a studiare come la profondità, la pressione del fluido e i minerali depositati al confine tra le placche tettoniche cambino le proprietà dei lenti terremoti.
Come gli altri sismologi, geoscienziati e geofisici che hanno gravitato verso i lenti terremoti da quando sono stati scoperti, il brivido di ciò che rimane sconosciuto motiva Houston - così come la possibilità che la comprensione dei terremoti lenti un giorno potrebbe darci un'idea dei terremoti mortali.
"Sto passando il tempo della mia vita a studiare questo processo", afferma.
