Relâmpago - um, dois, três - e trovão. Durante séculos, as pessoas estimaram a distância de uma tempestade desde o tempo entre o relâmpago e o trovão. Quanto maior o intervalo de tempo entre os dois sinais, quanto mais longe o observador está do local do relâmpago. Isso ocorre porque o raio se propaga na velocidade da luz quase sem atraso de tempo, enquanto o trovão se propaga na velocidade do som muito mais lenta de cerca de 340 metros por segundo.

Terremotos também enviam sinais que se propagam à velocidade da luz (300, 000 quilômetros por segundo) e podem ser registrados muito antes das ondas sísmicas relativamente lentas (cerca de 8 quilômetros por segundo). Contudo, os sinais que viajam à velocidade da luz não são raios, mas mudanças repentinas na gravidade causadas por uma mudança na massa interna da Terra. Apenas recentemente, esses chamados sinais PEGS (PEGS =sinais de elasto-gravidade imediatos) foram detectados por medições sísmicas. Com a ajuda desses sinais, pode ser possível detectar um terremoto muito cedo, antes da chegada do terremoto destrutivo ou das ondas do tsunami.

Contudo, o efeito gravitacional desse fenômeno é muito pequeno. Isso equivale a menos de um bilionésimo da gravidade da Terra. Portanto, Os sinais PEGS só podiam ser registrados para os terremotos mais fortes. Além disso, o processo de sua geração é complexo:eles não são gerados apenas diretamente na fonte do terremoto, mas também continuamente à medida que as ondas do terremoto se propagam pelo interior da Terra.

Até agora, não existe um método direto e exato para simular de forma confiável a geração de sinais PEGS no computador. O algoritmo agora proposto pelos pesquisadores do GFZ em torno de Rongjiang Wang pode calcular sinais PEGS com alta precisão e sem muito esforço pela primeira vez. Os pesquisadores também foram capazes de mostrar que os sinais permitem tirar conclusões sobre a força, duração e mecanismo de terremotos muito grandes. O estudo foi publicado na revista Cartas da Terra e da Ciência Planetária .

Um terremoto muda as lajes de rocha no interior da Terra abruptamente, e assim muda a distribuição de massa na terra. Em fortes terremotos, esse deslocamento pode chegar a vários metros. "Uma vez que a gravidade que pode ser medida localmente depende da distribuição de massa na vizinhança do ponto de medição, cada terremoto gera uma pequena, mas imediata mudança na gravidade, "diz Rongjiang Wang, coordenador científico do novo estudo.

Contudo, todo terremoto também gera ondas na própria terra, que por sua vez muda a densidade das rochas e, portanto, a gravitação um pouco por um curto período de tempo - a gravidade da Terra oscila até certo ponto em sincronia com o terremoto. Além disso, esta gravidade oscilante produz um efeito de força de curto prazo na rocha, que, por sua vez, desencadeia ondas sísmicas secundárias. Algumas dessas ondas sísmicas secundárias acionadas gravitacionalmente podem ser observadas antes mesmo da chegada das ondas sísmicas primárias.

"Enfrentamos o problema de integrar essas múltiplas interações para fazer estimativas e previsões mais precisas sobre a força dos sinais, "diz Torsten Dahm, chefe da seção de Física de Terremotos e Vulcões da GFZ. "Rongjiang Wang teve a ideia engenhosa de adaptar um algoritmo que havíamos desenvolvido anteriormente para o problema do PEGS - e foi bem-sucedido."

"Aplicamos nosso novo algoritmo pela primeira vez ao terremoto de Tohoku, no Japão em 2011, que também foi a causa do tsunami de Fukushima, "diz Sebastian Heimann, desenvolvedor de programas e analista de dados na GFZ. "Lá, medições da força do sinal PEGS já estavam disponíveis. A consistência era perfeita. Isso nos deu certeza para a previsão de outros terremotos e o potencial dos sinais para novas aplicações. "

No futuro, avaliando as mudanças na gravidade a muitas centenas de quilômetros de distância do epicentro de um terremoto na costa, este método pode ser usado para determinar, mesmo durante o próprio terremoto, se um forte terremoto está envolvido que poderia desencadear um tsunami, de acordo com os pesquisadores. "Contudo, Há ainda um longo caminho a percorrer, "diz Rongjiang Wang." Os instrumentos de medição de hoje ainda não são sensíveis o suficiente, e os sinais de interferência induzidos pelo ambiente são muito grandes para que os sinais PEGS sejam integrados diretamente em um sistema de alerta antecipado de tsunami em funcionamento. "