Se houver uma palavra que você não deve usar ao discutir a ciência séria de terremotos, é "prever". Os sismólogos não podem prever terremotos; em vez disso, eles calculam a probabilidade de ocorrência de grandes terremotos ao longo de uma determinada falha em um determinado período de tempo.

É uma questão de debate entre os sismólogos se o processo que leva aos terremotos - o carregamento de deformação ao longo de uma falha seguido pelo súbito, liberação acentuada de energia quando duas placas tectônicas se chocam uma contra a outra - é um processo estocástico (aleatório), para o qual apenas uma estimativa da probabilidade de ocorrência pode ser feita, ou se é um determinístico, e potencialmente previsível, processo.

Os sismólogos da Caltech estudaram uma década dos chamados "eventos de deslizamento lento, "que resultam de falhas episódicas como terremotos regulares, mas geram apenas tremores quase imperceptíveis, na região de Cascadia, no noroeste do Pacífico. Sua análise mostra que este tipo particular de evento sísmico é determinístico e pode ser previsível com dias ou até semanas de antecedência.

Um artigo sobre o trabalho foi publicado na revista. Avanços da Ciência em 1º de julho.

"Sistemas caóticos determinísticos, apesar do nome, tem alguma previsibilidade. Este estudo é uma prova de conceito para mostrar que o atrito na escala natural se comporta como um sistema caótico, e, consequentemente, tem algum grau de previsibilidade, "diz Adriano Gualandi, o autor principal e o autor correspondente do artigo. Gualandi era um pós-doutorado no laboratório de Jean-Philippe Avouac, o Earle C. Anthony Professor de Geologia e Engenharia Mecânica e Civil, enquanto trabalhava nesta pesquisa. Gualandi e Avouac colaboraram com Sylvain Michel, que trabalhou neste projeto como estudante de graduação na Caltech, e Davide Faranda do Institut Pierre Simon Laplace na França sobre o estudo.

Os eventos de deslizamento lento foram notados pela primeira vez há cerca de duas décadas por geocientistas rastreando mudanças de outra forma imperceptíveis na Terra usando a tecnologia de sistema de posicionamento global (GPS). Os eventos ocorrem quando as placas tectônicas se esfregam incrivelmente lentamente umas contra as outras, como um terremoto em câmera lenta. Um evento de deslizamento lento que ocorre ao longo de semanas pode liberar a mesma quantidade de energia que um terremoto de magnitude 7,0 com um minuto de duração. Contudo, porque esses terremotos liberam energia tão lentamente, a deformação que causam na superfície é da ordem de milímetros, apesar de afetar áreas que podem abranger milhares de quilômetros quadrados.

Como tal, eventos de deslizamento lento só foram descobertos quando a tecnologia GPS foi refinada a ponto de poder rastrear essas mudanças minuciosas. Os eventos de deslizamento lento também não ocorrem ao longo de todas as falhas; até aqui, eles foram vistos em apenas alguns locais, incluindo o noroeste do Pacífico, Japão, México, e Nova Zelândia.

Os eventos de deslizamento lento são úteis para os pesquisadores porque se acumulam e se repetem com frequência, tornando possível estudar como a deformação é carregada e liberada ao longo de uma falha. Em um período de 10 anos, Terremotos de 10 magnitude 7,0 ou maior podem ocorrer ao longo de uma determinada falha. Por contraste, a maioria dos terremotos regulares dessa magnitude só ocorre novamente na ordem de centenas de anos. Devido a este lapso de tempo entre grandes terremotos regulares e a falta de registros instrumentais de centenas de anos atrás, é impossível comparar precisamente os eventos passados ​​com os recentes.

Apesar do nome, eventos de deslizamento lento oferecem aos sismólogos uma maneira de pressionar o "avanço rápido" no processo de carregamento / deslizamento que causa terremotos. Em um curto espaço de tempo de cerca de 10 anos, sismólogos usando equipamentos de GPS de última geração podem observar a repetição do ciclo várias vezes.

Os eventos de deslizamento lento representam o que é conhecido como "sistema dinâmico não linear forçado". O movimento das placas tectônicas é a força que impulsiona o sistema, enquanto o atrito entre as placas, o que faz com que a pressão aumente e, em seguida, seja liberada em um evento de escorregamento, torna o sistema não linear; em um sistema não linear, a mudança na saída não é proporcional à mudança na entrada. Apesar do fato de que tanto o movimento quanto o atrito podem ser modelados usando equações diferenciais totalmente determinísticas, as condições iniciais do sistema - a quanto esforço a falha já está sujeita, por exemplo, ter um impacto significativo nos resultados de longo prazo. Não saber essas condições iniciais exatas é uma das razões possíveis de que o sistema como um todo é imprevisível a longo prazo. Contudo, um exame do histórico de deslizamentos de falha pode revelar com que frequência e por quanto tempo padrões semelhantes se repetem ao longo do tempo. Desta maneira, a equipe foi capaz de avaliar o tempo do horizonte de previsibilidade de eventos de deslizamento lento.

“Este resultado é muito encorajador, "Diz Gualandi." Isso mostra que estamos no caminho certo e, se conseguirmos obter dados mais precisos, poderíamos tentar alguns experimentos de previsão em tempo real para terremotos lentos. "

Gualandi compara a previsão potencial de um evento de deslizamento lento à ciência atual de previsão do tempo, que também envolve previsões sobre um complexo, processo caótico (e da mesma forma cai em precisão depois de uma semana ou mais). “Já sabemos que aproximadamente a cada 12 a 14 meses haverá um novo terremoto lento, mas não sabemos exatamente quando isso vai acontecer. O que mostramos é que parece ser possível determinar quando a falha irá escorregar alguns dias antes de acontecer, semelhante à maneira como o tempo pode ser previsto com bastante precisão alguns dias antes. "

Uma questão chave é se as descobertas de terremotos de deslizamento lento podem se traduzir em terremotos regulares que sacodem cidades e colocam vidas e propriedades em perigo. Michel no ano passado, Avouac, e Gualandi relatou evidências de que terremotos de deslizamento lento são um bom análogo para seus primos mais destrutivos.

"Se a analogia que estamos fazendo entre terremotos lentos e terremotos regulares estiver correta, então terremotos regulares são previsíveis, "Avouac diz." Mas mesmo que os terremotos regulares sejam determinísticos, o horizonte de previsibilidade pode ser muito curto, possivelmente na ordem de alguns segundos, que pode ser de utilidade limitada. Não sabemos ainda. "

O artigo é intitulado "O caos previsível dos terremotos lentos".