Il terremoto Tohoku-Oki di magnitudo 9.0 che ha colpito il Giappone l’11 marzo 2011, uccidendo più di 15.000 persone e provocando uno tsunami devastante da cui la nazione sta ancora lavorando per riprendersi, ha sollevato molte domande preoccupanti. Per esempio, cosa ha reso possibile un terremoto così potente, e potrebbe accadere di nuovo in Giappone o da qualche altra parte?
Un gruppo internazionale di scienziati che ha perforato miglia sotto l’Oceano Pacifico e nella faglia del terremoto ora ha risposte a queste domande, e riportano i loro risultati in un trio di articoli pubblicati oggi su Science.
L’epicentro del terremoto del 2011 era in un punto insolito, circa 130 chilometri a est di Sendai, Giappone, appena al largo della costa settentrionale di quella nazione. In questa zona, una zona di subduzione, la placca del Pacifico si sta immergendo sotto la placca eurasiatica. Forti terremoti sono possibili qui, ma gli scienziati non avevano pensato che ci fosse abbastanza energia per produrne uno più grande di magnitudo 7.5. Si sbagliavano, e sono stati interessati a scoprire di più su ciò che ha reso la faglia capace di produrre un terremoto così grande.
L’epicentro del terremoto Tohoku-Oki del 2011 era al largo della costa orientale del Giappone settentrionale. Immagine via USGS
Poco più di un anno dopo il terremoto, la nave di perforazione in alto mare Chikyu è stata incaricata della missione di perforare la faglia al largo della costa giapponese e installare un osservatorio di temperatura. Prendendo la temperatura di una faglia dopo un terremoto, gli scienziati possono misurare quanta energia è stata rilasciata nel terremoto e calcolare l’attrito di una faglia – quanto facilmente le rocce sfregano l’una contro l’altra.
“Un modo per guardare l’attrito di questi grandi blocchi è quello di confrontarli con gli sci da fondo sulla neve”, ha detto Robert Harris, un co-autore dello studio e geofisico della Oregon State University, in una dichiarazione. “A riposo, gli sci si attaccano alla neve e ci vuole una certa quantità di forza per farli scivolare. Una volta fatto, il movimento dello sci genera calore e ci vuole molta meno forza per continuare il movimento…. La stessa cosa accade con un terremoto”.
Per ottenere la misurazione della temperatura è stato difficile. Il team di Chikyu ha dovuto perforare 850 metri nel fondo del mare, che a sua volta si trovava a 6.900 metri sotto la superficie dell’oceano. Hanno dovuto affrontare il maltempo, e la faglia stessa si stava ancora spostando, mettendo gli strumenti a rischio.
Il difficile lavoro è stato ripagato, però, e ha rivelato il calore residuo del terremoto, da cui gli scienziati hanno potuto calcolare l’attrito della faglia, che era molto basso. In conclusione: “La faglia di Tohoku è più scivolosa di quanto ci si aspettasse”, ha detto in un’altra dichiarazione Emily Brodsky, coautrice dello studio e geofisica all’Università della California, Santa Cruz.
La natura scivolosa della faglia aiuta a spiegare alcune caratteristiche del terremoto del 2011. La faglia è scivolata di 50 metri senza precedenti e la rottura, iniziata in profondità nel sottosuolo, ha raggiunto la superficie dove ha causato un’improvvisa perturbazione nell’oceano e ha scatenato lo tsunami.
Le perforazioni e i test di laboratorio hanno anche rivelato un’altra caratteristica della faglia che l’ha resa così pericolosa. Il basso attrito può essere attribuito ai sedimenti di argilla incredibilmente fini all’interno della faglia. “È l’argilla più scivolosa che si possa immaginare”, ha detto Christie Rowe, un coautore dello studio e geologo della McGill University, in una dichiarazione. “Se la strofini tra le dita, sembra un lubrificante”. Per inciso, l’area tra le placche del Pacifico e dell’Eurasia che sperimenta lo slittamento è anche molto sottile, meno di cinque metri di diametro, il che la renderebbe la più sottile zona di faglia conosciuta sul pianeta.
Misurare il segnale termico del terremoto è stata una prima volta per la scienza. È stato un grande risultato”, ha detto Harris, “ma c’è ancora molto che non sappiamo”. Per esempio, i ricercatori non sanno ancora quanto questi risultati siano generalizzabili ad altre zone di subduzione in tutto il mondo o quale effetto abbia la sottigliezza delle zone di faglia sui rischi di terremoto. Tuttavia, i risultati della perforazione “suggeriscono che il megatrust poco profondo della Fossa del Giappone ha caratteristiche speciali non viste in molte altre zone di subduzione”, Kelin Wang di Natural Resources Canada e Masataka Kinoshita della Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology – l’agenzia che gestisce il Chikyu – hanno scritto in un articolo di accompagnamento di Perspectives.
Condizioni simili possono essere rare, ma esistono in alcuni luoghi del nord del Pacifico, come la penisola di Kamchatka in Russia e le isole Aleutine in Alaska, nota Rowe.Le perforazioni in mare profondo mostrano che queste regioni hanno la stessa argilla solitamente scivolosa che ha abbassato l’attrito nella faglia del Giappone.
Ma il fatto che le circostanze insolite della faglia del Giappone possano essere rare non dovrebbe mettere gli scienziati, o il pubblico, a proprio agio, dicono Wang e Kinoshita. Uno slittamento così grande e poco profondo non è necessario per la formazione di uno tsunami devastante, e non è stato quello che ha causato lo tsunami del Cile del 2010 che ha distrutto 370.000 case o lo tsunami dell’Oceano Indiano del 2004 che ha ucciso quasi 230.000 persone. “È difficile dire quanto siano generalizzabili questi risultati fino a quando non guarderemo altre faglie”, ha aggiunto Brodsky. “
Il terremoto Tohoku-Oki di magnitudo 9.0 che ha colpito il Giappone l’11 marzo 2011, uccidendo più di 15.000 persone e scatenando un devastante tsunami da cui la nazione sta ancora lavorando per riprendersi, ha sollevato molte domande preoccupanti. Per esempio, cosa ha reso possibile un terremoto così potente, e potrebbe accadere di nuovo in Giappone o altrove? Un gruppo internazionale di scienziati che ha perforato miglia sotto l’Oceano Pacifico e nella faglia del terremoto ha ora le risposte a queste domande, e riportano i loro risultati in un trio di articoli pubblicati oggi su Science. L’epicentro del terremoto del 2011 era in un punto insolito, circa 130 chilometri a est di Sendai, in Giappone, appena al largo della costa settentrionale di quella nazione. In questa zona, una zona di subduzione, la placca del Pacifico si sta immergendo sotto la placca eurasiatica. Forti terremoti sono possibili qui, ma gli scienziati non avevano pensato che ci fosse abbastanza energia per produrne uno più grande di magnitudo 7.5. Si sbagliavano, e sono stati interessati a scoprire di più su ciò che ha reso la faglia capace di produrre un terremoto così grande. L’epicentro del terremoto Tohoku-Oki del 2011 era al largo della costa orientale del Giappone settentrionale. Immagine via USGS Poco più di un anno dopo il terremoto, la nave di perforazione in alto mare Chikyu è stata incaricata di perforare la faglia al largo della costa giapponese e di installare un osservatorio di temperatura. Prendendo la temperatura di una faglia dopo un terremoto, gli scienziati possono misurare quanta energia è stata rilasciata nel terremoto e calcolare l’attrito di una faglia: quanto facilmente le rocce sfregano l’una contro l’altra. “Un modo per guardare l’attrito di questi grandi blocchi è quello di confrontarli con gli sci da fondo sulla neve”, ha detto Robert Harris, un coautore dello studio e geofisico della Oregon State University, in una dichiarazione. “A riposo, gli sci si attaccano alla neve e ci vuole una certa quantità di forza per farli scivolare. Una volta fatto, il movimento dello sci genera calore e ci vuole molta meno forza per continuare il movimento…. La stessa cosa accade con un terremoto”. Ottenere la misura della temperatura è stato difficile. La squadra di Chikyu ha dovuto perforare 850 metri nel fondo del mare, che a sua volta si trovava a 6.900 metri sotto la superficie dell’oceano. Hanno dovuto affrontare il maltempo, e la faglia stessa si stava ancora spostando, mettendo a rischio gli strumenti. Il difficile lavoro è stato ripagato, però, e ha rivelato il calore residuo del terremoto, da cui gli scienziati hanno potuto calcolare l’attrito della faglia, che era molto basso. In conclusione: “La faglia di Tohoku è più scivolosa di quanto ci si aspettasse”, ha detto in un’altra dichiarazione Emily Brodsky, coautrice dello studio e geofisica all’Università della California, Santa Cruz. La natura scivolosa della faglia aiuta a spiegare alcune caratteristiche del terremoto del 2011. La faglia è scivolata di 50 metri senza precedenti e la rottura, iniziata in profondità nel sottosuolo, ha raggiunto la superficie dove ha causato un’improvvisa perturbazione nell’oceano e ha scatenato lo tsunami. Le perforazioni e i test di laboratorio hanno anche rivelato un’altra caratteristica della faglia che l’ha resa così pericolosa. Il basso attrito può essere attribuito a sedimenti di argilla incredibilmente fini all’interno della faglia. “È l’argilla più scivolosa che si possa immaginare”, ha detto Christie Rowe, coautore dello studio e geologo della McGill University, in una dichiarazione. “Se la strofini tra le dita, sembra un lubrificante”. Per inciso, l’area tra le placche del Pacifico e dell’Eurasia che sperimenta lo slittamento è anche molto sottile, meno di cinque metri di diametro, il che la renderebbe la più sottile zona di faglia conosciuta sul pianeta. Misurare il segnale termico del terremoto è stata una prima volta per la scienza. E’ stato un grande risultato”, ha detto Harris, “ma c’è ancora molto che non sappiamo”. Per esempio, i ricercatori non sanno ancora quanto questi risultati siano generalizzabili ad altre zone di subduzione nel mondo o quale effetto abbia la sottigliezza delle zone di faglia sui rischi di terremoto. Tuttavia, i risultati della perforazione “suggeriscono che il megatrust poco profondo della Fossa del Giappone ha caratteristiche speciali che non si vedono in molte altre zone di subduzione”, Kelin Wang di Natural Resources Canada e Masataka Kinoshita della Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology – l’agenzia che gestisce il Chikyu – hanno scritto in un articolo di accompagnamento di Perspectives. Condizioni simili possono essere rare, ma esistono in alcuni luoghi del nord del Pacifico, come la penisola di Kamchatka in Russia e le isole Aleutine in Alaska, nota Rowe.Deep sea drilling mostra che queste regioni hanno quella stessa argilla solitamente scivolosa che ha abbassato l’attrito nella faglia del Giappone. Ma il fatto che le circostanze insolite della faglia del Giappone possano essere rare non dovrebbe mettere gli scienziati, o il pubblico, a proprio agio, dicono Wang e Kinoshita. Uno slittamento così grande e poco profondo non è necessario perché si formi uno tsunami devastante, e non è quello che ha causato lo tsunami del 2010 in Cile, che ha distrutto 370.000 case, o lo tsunami del 2004 nell’Oceano Indiano, che ha ucciso quasi 230.000 persone. “È difficile dire quanto siano generalizzabili questi risultati fino a quando non guarderemo altre faglie”, ha aggiunto Brodsky. “Ma questo pone le basi per una migliore comprensione dei terremoti e, in definitiva, una migliore capacità di identificare i rischi sismici”.