Na manhã de 4 de julho, 2019, uma série de pequenos terremotos começou a acontecer no deserto de Mojave, não muito longe da cidade de Ridgecrest, no sul da Califórnia.

Ninguém na época sabia que esses eram abalos precipitados que logo seriam seguidos por dois dos maiores terremotos que atingiram a Califórnia em mais de 20 anos. Um terremoto de magnitude 6,4 sacudiu a região em 4 de julho, arremessando garrafas das prateleiras das lojas, quebrar janelas e canos de água, rachando uma rodovia e solicitando evacuações.

Dois dias e centenas de pequenos terremotos depois, um terremoto de magnitude 7,1 (quase 11 vezes mais poderoso) atingiu uma falha diferente na mesma área, deixando para trás incêndios, vazando água e linhas de gás, e edifícios e estradas rachados e forçando a evacuação de uma instalação de armas navais maior do que Rhode Island.

O U.S. Geological Survey relata que cerca de metade dos maiores terremotos registrados na Califórnia foram precedidos por abismos. No mundo todo, há cerca de 6 por cento de chance de que qualquer terremoto seja um abalo prévio seguido por um terremoto maior dentro de três dias, embora essa probabilidade diminua à medida que o tempo decorrido desde o evento inicial aumenta.

Mas os choques só são reconhecidos em retrospectiva. "Um abalo é simplesmente um terremoto seguido por um terremoto maior - o tremor principal, "explicou Paul Segall, professor de geofísica na Escola da Terra da Universidade de Stanford, Energia e Ciências Ambientais (Stanford Earth). Usualmente, para um terremoto anterior ser considerado um choque inicial, os sismólogos também procuram que o epicentro esteja na mesma área geral do choque principal - a uma distância não mais do que algumas vezes o comprimento da seção da falha que se moveu durante o choque principal.

Porque choques dianteiros precedem terremotos maiores, ficando mais frequente conforme o tremor se aproxima, eles há muito apresentam a perspectiva tentadora de advertir sobre terremotos potencialmente prejudiciais. "Se pudéssemos de alguma forma determinar que um determinado terremoto foi um abalo antes da chegada do tremor principal, isso pode ser extremamente útil, "Disse Segall.

Preocupações surgem de falhas grosseiras

Cientistas por décadas têm procurado entender os processos físicos que levam a choques, e por que algumas sequências de terremotos os apresentam e outras não. Uma das principais teorias propõe que os choques dianteiros resultam de uma aceleração dos movimentos de deslizamento ao longo de uma falha. Este movimento, conhecido como deslizamento assísmico, desencadeia pequenos terremotos à medida que se estende por áreas cada vez maiores da falha e acelera.

"A ideia alternativa é de uma cascata de pequenos terremotos sem deslizamento assísmico, "disse Segall, quem é o Cecil H. e Ida M. Green Professor em Geofísica. "Terremotos redistribuem o estresse dentro da Terra. Em áreas onde o estresse aumenta, pode desencadear outros terremotos. Essa cascata crescente eventualmente desencadeia um evento que se transforma em choque principal. "

Pesquisa recente de Segall e da sismóloga Camilla Cattania no Journal of Geophysical Research:Solid Earth sugere que os abalos sísmicos são de fato impulsionados pelo feedback entre os dois. "Descobrimos que ambos os mecanismos - deslizamento assísmico e redistribuição de estresse por pequenos terremotos - estão em jogo durante as sequências de choque, e eles se reforçam mutuamente. Uma geometria de falha complexa permite deslizamento asseísmico simultâneo e foreshocks, "disse Cattania, um professor assistente no Departamento da Terra do MIT, Ciências Atmosféricas e Planetárias que trabalhou na pesquisa como um cientista pesquisador em Stanford.

Como muitos sistemas naturais, falhas são fractais, o que significa que são irregulares em todas as escalas. "Quando os dois lados de uma falha irregular passam um pelo outro, algumas partes dos lados da falha são pressionadas juntas, formando manchas presas, "Cattania explicou." Foreshocks representam a ruptura dessas manchas presas. "Essas rupturas, então, aumentam o estresse nas áreas circundantes, gradualmente "liberando" a falha e fazendo com que o deslizamento assísmico se acelere. "Deslizamento assísmico mais rápido, por sua vez, estressa os patches sísmicos próximos e provoca mais choques repentinos. Este feedback positivo causa uma expansão da região de escorregamento e choques cada vez mais frequentes, levando ao choque principal, " ela disse.

De acordo com Cattania, isso significa que a irregularidade da falha é, portanto, a causa subjacente do feedback entre choques dianteiros e deslizamento assísmico. Ela disse, "Uma vez que todas as falhas são grosseiras, o deslizamento sísmico e asseísmico provavelmente coexistem durante a maioria das sequências de choque prévio. Os mecanismos clássicos propostos para o choque prévio - seja impulsionado por deslizamento aseísmico ou uma cascata completamente sísmica - cada parte captura do processo, mas eles não são mutuamente exclusivos. "

Simulando sequências de terremotos

Provas para a ideia de choques repentinos resultantes de uma combinação de deslizamento asseísmico acelerado e cascatas de pequenos terremotos vêm de modelos de computador. Cattania e Segall criaram simulações numéricas de ciclos sísmicos em falhas bruscas, com geometria consistente com dados de campo e laboratório.

As simulações da equipe mostraram choques forçados em aceleração que levaram ao choque principal, consistente com os padrões vistos nas médias de dados de choques reais - uma prova da precisão do modelo. No futuro, é possível que as previsões do modelo possam ser usadas para obter novos insights sobre as sequências de foreshock de conjuntos de dados existentes e descobrir instâncias anteriormente perdidas ou mal interpretadas de deslizamento assísmico. "Nossos resultados fornecem uma interpretação física para choques, "Cattania disse." Mas ainda há muito trabalho a ser feito antes que esse conhecimento possa ser traduzido em previsões. "