Demuestran que monitorear el área real de contacto durante rupturas sísmicas podría anticipar terremotos

Un avance notable en la física de terremotos ha sido presentado por un equipo internacional de investigadores, que logró demostrar en laboratorio que la observación constante del área real de contacto entre bloques de falla podría servir para anticipar terremotos. Mediante experimentos realizados en materiales transparentes, como el polimetilmetacrilato (PMMA), los científicos capturaron, con alta resolución temporal y espacial, cómo la fricción y el área de contacto evolucionan a lo largo de un ciclo sísmico simulado.

El área real de contacto se refiere a los diminutos puntos donde dos superficies rocosas interactúan de verdad, muy diferente al área aparente. Estos microcontactos soportan las tensiones mecánicas y juegan un papel crucial en el momento en que la energía acumulada se libera bruscamente como un sismo. Observar su evolución permite comprender cuándo una falla está a punto de deslizarse violentamente.

El equipo empleó técnicas ópticas de vanguardia, usando luz transmitida a través del PMMA para visualizar directamente la evolución del área real de contacto durante los experimentos. La intensidad de la luz transmitida fue registrada y analizada en tiempo real, revelando patrones que anticipan el inicio de la ruptura sísmica.

Los investigadores comprobaron que una caída abrupta en el área real de contacto precede a la aceleración del deslizamiento en la interfaz de la falla, un evento que se asocia con la generación de terremotos en la naturaleza. Este hallazgo sugiere que, si se logra instrumentar adecuadamente las fallas naturales, sería posible detectar señales precursoras con mayor antelación de la que hoy permite la sismología tradicional.

El modelo físico desarrollado, y validado experimentalmente, describe la coevolución entre la fricción y el área real de contacto, algo que hasta ahora solo se sospechaba de manera teórica. Esta relación ha sido modelada tanto en rupturas lentas como rápidas, reproduciendo fielmente las observaciones experimentales y permitiendo predecir la dinámica del proceso sísmico en tiempo real.

Además, las simulaciones numéricas efectuadas a partir de los datos experimentales mostraron que los cambios en el área real de contacto pueden cuantificarse y relacionarse directamente con la velocidad de propagación de la ruptura y la caída de tensión en la falla. Esto provee un marco físico que va más allá de las leyes empíricas tradicionales, incorporando una variable medible y físicamente fundamentada.

Uno de los aspectos destacados del estudio es la propuesta de usar proxies indirectos para el monitoreo en fallas naturales, como variaciones en la conductividad eléctrica, transmisividad sísmica o cambios en las propiedades ópticas de la roca. Estas señales, correlacionadas con la evolución del área real de contacto, podrían servir como alertas tempranas de procesos de nucleación sísmica en zonas de riesgo.

Los autores enfatizan que, aunque los experimentos se realizaron bajo condiciones de laboratorio controladas —presión, temperatura y humedad estables—, el marco teórico es escalable y podría adaptarse a situaciones reales. Esto abre la puerta al desarrollo de instrumentación avanzada para el monitoreo de fallas geológicas activas en todo el mundo.

La posibilidad de anticipar terremotos es uno de los grandes retos de la ciencia moderna. La detección temprana basada en el monitoreo físico del área real de contacto podría revolucionar la gestión del riesgo sísmico, permitiendo tomar decisiones de evacuación o refuerzo de infraestructuras antes de que ocurra el evento principal.

El estudio señala también la necesidad de ampliar la investigación en campo, diseñando sensores capaces de registrar en tiempo real la evolución de proxies físicos en fallas naturales. Así, se podrían desarrollar sistemas de alerta que complementen las técnicas sísmicas actuales, incrementando significativamente la capacidad de prevención.

Finalmente, los resultados de este trabajo constituyen un avance fundamental en la comprensión de la fricción en fallas y el origen físico de los terremotos, sentando las bases para una nueva generación de estudios y aplicaciones tecnológicas que podrían cambiar la manera en que las sociedades conviven con el riesgo sísmico.

Aunque la aplicación práctica a gran escala aún requerirá superación de importantes desafíos técnicos y logísticos, el camino queda abierto para que la física de los contactos microscópicos aporte soluciones tangibles a la predicción y mitigación de desastres sísmicos en el futuro.

Fuente: PNAS