Cubadebate

Figura 1. Mapa de epicentros de tres zonas en el Caribe. A: Oriente de Cuba, B: Puerto Rico, C: Colombia. Los terremotos seleccionados (puntos rojos) se encuentran entre 1970-2019 con magnitudes superior a 1.5 Richter. El rombo de color negro representa la ubicación del zenit (longitud oeste) del satélite geoestacionario GOES13 y el triangulo negro la ubicación de la estación terrestre SJG, ambas registran el campo magnético terrestre.

Para muchos sismólogos, la pregunta puede parecer absurda. Es casi un consenso que la ocurrencia de terremoto es aleatoria en el tiempo y no depende de factores climatológicos. Ahora bien, en varias regiones del mundo, como el Caribe, hay una diferencia marcada entre la cantidad de eventos sísmicos que ocurren en el horario diurno y el horario nocturno.

Por ejemplo, en la figura 1 observamos la ubicación geográfica de varios terremotos en tres zonas del Caribe y en la figura 2 observamos la distribución horaria de la cantidad de terremotos durante 24 horas.

Figura 2. Distribución horaria del número de eventos sísmicos en las tres zonas ubicada en la figura 1. La zona C se encuentra dividida en dos periodos de tiempo para descartar la posible dependencia del periodo de tiempo seleccionado. La zona A contiene solo eventos de magnitudes mayores que dos y la zona C con magnitudes superiores a tres. Cada zona tiene una etiqueta con la cantidad de eventos sísmicos involucrados en la distribución.

Muchos podrían decir que la diferencia se debe a que el nivel de ruido cultural influye en la capacidad de detectar terremotos, ya que en la noche el ruido cultural disminuye, permitiendo que el sismómetro eleve el nivel de detección de terremotos de bajas magnitudes (magnitud < 2).

Esto es incorrecto porque como se muestra en la figura 2, la forma de bahía que muestra la distribución horaria se mantiene para terremotos moderados (M>3), el cual es perfectamente visible por encima del ruido cultural que registran las estaciones sismológica.

Otros de los argumentos que arriban es que las estaciones están registrando explosiones mineras o de otra índole, sabiendo que tienen una programación horaria determinada. Este argumento tampoco es válido, porque las explosiones generan eventos de baja energía (M<1) y se programan generalmente durante el horario diurno. Es evidente que la preferencia horaria de la ocurrencia de terremotos en el horario nocturno es un hecho en estas regiones del Caribe, por lo que se necesita una explicación científica del fenómeno que provoca este comportamiento.

De aquí surgen varias interrogantes: (1) El fenómeno está relacionado con las ondas gravitacionales o mareas provocadas por el sol y la luna, (2) Cual otro campo geofísico podría estar influyendo y (3) Esto es un fenómeno local que ocurre solo en estas zonas.

La influencia de las ondas gravitacionales en la modulación de la distribución horaria de ocurrencia de terremotos puede ser una posible explicación, pero se interpone una contradicción que es la siguiente: las mareas son semi-diurnas, es decir tienen pico cada 12 horas, por lo que no se ajusta a la forma de bahía (un pico cada 24 horas) que muestran las distribuciones horarias de ocurrencia de terremotos. Es por ello que tratamos de buscar otro candidato que pudiera estar relacionado: el campo magnético de la tierra.

En el artículo científico “Evidence of Correlation between High Frequency Geomagnetic Variations and Seismicity in the Caribbean” publicado en Open Journal of Earthquake Research (2021) se muestra la correlación que existe entre la variación del campo geomagnético registrado por un satélite geoestacionario GOES13 (NOAA/Goes Space Environment Monitor) y la estación geomagnética terrestre SJG ubicada en San Juan, Puerto Rico (INTERMAGNET). En la figura 3 se muestra dicha correlación.

Figura 3. Distribución horaria de la cantidad de perturbaciones del campo geomagnético (Curvas de colores) registrada por el satélite GOES13 y la estación terrestre SJG, y la ocurrencia de terremotos en la zona del Oriente de Cuba (A) y puerto Rico (B). La curva negra representa la media del registro anual. Se puede observar una alta correlación entre la curva y el histograma para ambas zonas. Los histogramas contienen terremotos de magnitud mayor a 1.5.

La interrogante de que si este comportamiento de la sismicidad es solo en las zonas estudiadas se responde en el artículo científico “Una posible teoría que relaciona sismicidad y campo geomagnético”, publicado en la Revista Minería y Geología (2022).

La forma de bahía que muestra la distribución horaria de ocurrencia de terremotos se observa claramente en toda la zona intertropical, es decir toda la zona que se encuentra entre los 23.4 grados de latitud norte y 23.4 grados de latitud sur. La causa fundamental se debe a la variación del flujo geomagnético y su orientación con relación a la superficie de la tierra (figura 4).

Figura 4. Circuito eléctrico atmosférico global. Jz es el flujo de corriente de retorno. RU es la resistencia eléctrica de la atmósfera superior y RL la resistencia de la atmósfera inferior. La esquina superior derecha muestra la definición de la ley de fuerza de Laplace. El flujo magnético representado por vectores se orienta del polo sur al polo norte.

Como se conoce por la ley de Faraday, cuando se perturba un campo magnético se genera una corriente eléctrica cuya intensidad depende de la frecuencia de las perturbaciones. Las corrientes generadas por los vientos solares en la ionosfera provocan fluctuaciones en el campo magnético, induciendo corrientes eléctricas, que penetran en el interior de la tierra.

La atmósfera se comporta como un conductor eléctrico porque está ionizada por la radiación solar. Las zonas de perturbación atmosférica, con alta actividad de tormentas, actúan como generadores en el circuito, inyectando corriente eléctrica en la ionosfera, que luego regresa a la superficie terrestre en zonas de buen tiempo. La atmósfera superior tiene una resistencia eléctrica menor que la inferior.

En este sentido, cuando el viento solar perturba el campo geomagnético e inyecta partículas cargadas o partículas energéticas solares (PES) en la ionosfera, se produce una variación en el potencial eléctrico dentro del circuito eléctrico global, que tiene un conductor eléctrico ortogonal a la superficie terrestre. En consecuencia, la fuerza inducida a través del conductor es máxima si el ángulo entre el flujo magnético y el conductor eléctrico es de 90 grados, como se puede ver en la definición de la ley de fuerza de Laplace que se muestra en la figura 4.

Es bien sabido que los valores de la componente horizontal del campo magnético son mayores en el ecuador y menores en los polos, mientras que el valor absoluto de la componente vertical es mayor en los polos y menor en el ecuador. Esto indica que el ángulo formado entre el vector de flujo magnético y la superficie de la Tierra es casi paralelo en el ecuador y casi ortogonal en los polos (figura 4). Es por ello que si seguimos la ley de Laplace, las perturbaciones magnéticas inducirán una intensidad de corriente eléctrica hacia el interior de la tierra mucho mayor en las zonas ecuatoriales que en las zonas polares.

Ahora bien, qué relación tiene la corriente eléctrica que penetra en el interior de la tierra con la ocurrencia de terremotos. La respuesta está en las propiedades piezoeléctricas de algunos minerales, como el cristal de cuarzo. Las rocas presente en la corteza terrestre pueden tener en su interior altas concentraciones de cristales de cuarzo (figura 5).

Figura 5. Roca con altas concentraciones de cristal de cuarzo. Fuente: Géosciences Environment Toulouse (GET)

Cuando un cristal de cuarzo es sometido a una corriente eléctrica, comienza a vibrar. La frecuencia de oscilación es modulada por la intensidad de la corriente eléctrica inyectada. Es por ello que el cristal de cuarzo es usado como un patrón de oscilación en la confección de radio-transmisores.

Si las fallas tectónicas en el interior de la Tierra se encuentran en zonas donde abundan minerales con propiedades piezoeléctricas, las rocas sometidas a variaciones de corriente eléctrica podrían romper por el efecto piezoeléctrico, causando así un efecto de ruptura en cascada a lo largo de la falla.

Esto no quiere decir que la fuente sísmica tiene que estar sometida a una corriente eléctrica para que el terremoto ocurra. El terremoto ocurre inevitablemente por las deformaciones en la corteza terrestre provocada por el movimiento de las placas tectónicas. Este fenómeno de inducción electromagnética es considerado un disparador, adelanta en el tiempo la ocurrencia del fenómeno.

Por ejemplo, la fruta madura inevitablemente caerá del árbol por el efecto de la fuerza de gravedad, pero si sacudimos el árbol entonces adelantamos en el tiempo la caída de la fruta.

Eso mismo ocurre con los eventos que se consideran disparadores o precursores de terremotos. En este caso, la perturbación del campo magnético de la Tierra que genera una inducción electromagnética puede ser considerada un disparador o precursor de la ocurrencia de terremotos.

Basados en esta teoría, podemos decir que existe una mayor probabilidad de ocurrencia de un terremoto durante la noche que durante el día, independientemente de la magnitud que este pueda tener.

(Tomado de Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas)