Crédito de imagen: ESA
Cuando un poderoso terremoto sacudió el suelo en Alaska hace un año, también hizo temblar la atmósfera de la Tierra. La ionosfera comienza a 75 km y alcanza una altitud de 1,000 km, y amplifica cualquier perturbación que ocurra en el suelo debajo de ella: una perturbación de un milímetro en el suelo podría convertirse en una oscilación de 100 metros a una altitud de 75 km. Esto les da a los científicos una nueva herramienta para rastrear terremotos en todo el mundo.
Un violento terremoto que quebró las carreteras en Alaska hizo temblar el cielo y la tierra, según confirmó un estudio respaldado por la ESA.
Este hecho podría ayudar a mejorar las técnicas de detección de terremotos en áreas que carecen de redes sísmicas, incluido el fondo del océano.
Un equipo del Institut de Physique du Globe de Paris y el Instituto de Tecnología de California ha utilizado con éxito la constelación satelital del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para mapear las perturbaciones en la ionosfera después del terremoto de magnitud 7.9 del pasado noviembre en Denali, Alaska.
Su artículo ha sido publicado en la revista científica Geophysical Research Letters. La investigación misma se llevó a cabo en apoyo del Proyecto Piloto de Aplicaciones de Clima Espacial de la ESA, dirigido a desarrollar sistemas de monitoreo operacional para condiciones espaciales que pueden influir en la vida aquí en la Tierra.
La ionosfera es una región atmosférica llena de partículas cargadas que cubre la Tierra entre altitudes de aproximadamente 75 a 1000 km. Tiene una notable capacidad de interferir con las ondas de radio que se propagan a través de él.
En el caso particular de las señales de navegación GPS, recibidas en la Tierra desde satélites en órbita, ¿fluctuaciones en la ionosfera? conocidos como "centelleos ionosféricos", tienen el potencial de causar demoras en la señal, errores de navegación o, en casos extremos, varias horas de bloqueo de servicio en ubicaciones particulares.
Pero si bien dicha interferencia puede ser un inconveniente para los usuarios normales de GPS, representa una bendición para los científicos. Al medir incluso cambios a menor escala en el tiempo de propagación de la señal GPS, causados por variaciones en la densidad de electrones locales a medida que la señal pasa a través de la ionosfera, los investigadores tienen a su alcance un medio para mapear las fluctuaciones ionosféricas en tiempo casi real.
El equipo francés y estadounidense hizo uso de densas redes de cientos de receptores GPS fijos en todo California. Estas redes se establecieron originalmente para medir pequeños movimientos de tierra debido a la actividad geológica, pero también se pueden utilizar para trazar la estructura de la ionosfera en tres dimensiones y con gran detalle.
Luego, cuando ocurrió el terremoto de Denali el 3 de noviembre de 2002, el equipo tuvo la oportunidad de usar esta técnica para investigar otra propiedad distintiva de la ionosfera, su capacidad de funcionar como un amplificador natural de ondas sísmicas que se mueven a través de la superficie de la Tierra.
Hay varios tipos diferentes de ondas sísmicas que mueven el suelo durante un terremoto, la escala más grande y la que realiza la mayor parte del movimiento se conoce como onda de Rayleigh. Este tipo de ola rueda a lo largo del suelo hacia arriba y hacia abajo y de lado a lado, de la misma manera que una ola rueda a lo largo del océano.
Investigaciones anteriores han establecido que las ondas de choque de Rayleigh Waves a su vez crean perturbaciones a gran escala en la ionosfera. Un desplazamiento de un milímetro de pico a pico a nivel del suelo puede establecer oscilaciones mayores de 100 metros a una altitud de 150 km.
Lo que el equipo pudo hacer después del terremoto de Denali fue detectar un frente de onda distintivo que se movía a través de la ionosfera. "El uso de la red nos permitió observar la propagación de las olas", explicó la coautora Vesna Ducic. "También podríamos separar la pequeña señal de contenido total de electrones de las variaciones muy grandes de contenido total de electrones relacionadas con la variación diaria de la ionosfera".
El equipo observó una señal dos o tres veces mayor que el nivel de ruido, llegando aproximadamente 660 a 670 segundos después de la llegada de Rayleigh Waves al suelo. ¿Y porque alrededor de seis satélites GPS son visibles para cada receptor terrestre, pudieron calcular la altitud de perturbación máxima? alrededor de 290 a 300 km arriba.
Las señales eran débiles y solo se muestreaban cada 30 segundos, con una resolución máxima de 50 km y una tasa de ruido general alta. Pero la señal ionosférica observada tenía un patrón claro consistente con los modelos de comportamiento sísmico. La esperanza es que la técnica pueda mejorarse en el futuro y usarse para detectar terremotos en áreas sin detectores sísmicos, como el océano profundo o las islas cercanas.
“¿En el marco de Galileo planeamos desarrollar esta investigación? dijo Ducic. “Galileo duplicará el número de satélites y, por lo tanto, permitirá mapas mucho más precisos de la ionosfera. También podemos prever que Europa desarrollará una densa red de estaciones Galileo / GPS que participarán en el monitoreo de estos fenómenos.
“La ESA, junto con el Ministerio de Investigación francés y el CNES ya han decidido financiar un proyecto preoperativo llamado SPECTER - Servicio y productos para el contenido electrónico de ionosfera y el índice de refracción troposférica sobre Europa desde GPS - dedicado al mapeo de alta resolución del ionosfera. Realizaremos mapas sobre Europa y California.
“Estas investigaciones apoyarán el microsatélite DEMETER (Detección de emisiones electromagnéticas transmitidas desde las regiones sísmicas) de la agencia espacial francesa CNES, que se lanzará en 2004 y se dedicará a la detección en la ionosfera de señales sísmicas, volcánicas y artificiales. Estas actividades de la ESA se realizarán en el marco del Proyecto Piloto de Aplicaciones de Clima Espacial ".
El Proyecto Piloto de Aplicaciones del Clima Espacial es una iniciativa de la ESA que ya ha comenzado a desarrollar una amplia gama de servicios orientados a aplicaciones basados en el monitoreo del clima espacial.
Los servicios cofinanciados en desarrollo, de los cuales este proyecto es uno, también incluyen la previsión de interrupciones en los sistemas de energía y comunicación, y la provisión de advertencia temprana a los operadores de naves espaciales sobre los riesgos presentados por el aumento de las actividades de clima solar y espacial. La esperanza es que un servicio de detección sísmica basado en mediciones ionosféricas pueda complementar en el futuro los recursos existentes en Europa y en otros lugares.
Fuente original: Comunicado de prensa de la ESA
