Cómo ver el movimiento de una placa tectónica desde el espacio

Hace 50 años, la teoría de la tectónica de placas revolucionó la geología. Este nuevo marco conceptual permitió entender la formación de los continentes y los océanos, así como la distribución de volcanes y montañas.

La tectónica de placas es un modelo que describe el movimiento de la capa fría y rígida que forma la superficie de la Tierra, la litosfera. En los años 60, los científicos resolvieron los movimientos pasados a partir de medidas paleomagnéticas y geofísicas de las edades del fondo de los océanos, y así descubrieron que las rocas que conforman la superficie del planeta se habían desplazado.

Pero hasta los años 80, con el uso de medidas geodésicas y satélites artificiales y radiotelescopios, no se pudo determinar la velocidad actual de ese movimiento. Estas medidas tan precisas se registraban en un número muy limitado de puntos de la superficie, allí donde había estaciones GPS o grandes observatorios astronómicos.

La mejora en la descripción de los movimientos de la superficie terrestre ha sido progresiva pero lenta. Estas mediciones han ido mejorando y nos permiten tener mayor precisión en nuestros mapas y una navegación más segura. Sin embargo, aunque hay países que cuentan con grandes infraestructuras de medición, redes densas de estaciones GPS, la inmensa superficie de la Tierra hace que no se haya podido observar y caracterizar estos movimientos en detalle y con alta resolución espacial.

Movimiento en alta resolución

Desde finales de los años 90, la interferometría radar por satélite permite a los investigadores capturar mapas del movimiento del terreno con alta resolución espacial. Sin embargo, la escasa disponibilidad de estos satélites impedía que esta tecnología pudiera ser usada para generar mapas continuos.

Esto cambia a finales de 2014. Desde entonces, los satélites Sentinel-1 de la Agencia Espacial y la Comisión Europea permiten la observación global de alta resolución del movimiento de la corteza con sus sensores radar interferométrico (InSAR). Además, la información recogida por dicha misión tiene una política de datos abiertos, lo que la convierte en un valioso recurso para la investigación.

El equipo de investigación de nuestro proyecto ha utilizado un superordenador en Reino Unido que almacena una copia de todos los datos de la misión. Mediante millones de horas de cálculo, se han procesado miles de imágenes radar. Así, hemos logrado obtener el primer mapa del movimiento de la superficie de una placa tectónica completa, la placa de Anatolia en Turquía.

Las mediciones de la deformación superficial son esenciales para la evaluación del peligro sísmico a medio y largo plazo. Si bien cabe recordar que en la actualidad la predicción de terremotos no es posible, avances como el que representa este estudio nos acercan un poco más a ese objetivo.

Los investigadores han desarrollado nuevos sistemas automatizados de procesamiento de las imágenes InSAR y han explotado los primeros 5 años de datos del Sentinel-1. Con ello, se ha podido medir movimientos de superficie para la región de Anatolia, de aproximadamente 800 000 km².

Nuestros nuevos mapas de velocidad 3D (componente norte, este y vertical) y tasa de deformación horizontal muestran con gran detalle los patrones de deformación, que están dominados por el movimiento hacia el oeste de Anatolia en relación con el continente euroasiático. La tasa de acumulación de deformación está localizada a lo largo de las grandes fallas tectónicas situadas al norte y al este de la placa de Anatolia, mientras que las señales verticales son rápidas y están asociadas con actividades antropogénicas como es la extracción de agua subterránea. La componente vertical, en menor medida, también captura la extensión tectónica que existe asociada a los valles longitudinales (grabens) de Anatolia occidental.

Esta investigación demuestra que el uso de los datos de satélites de la misión Sentinel-1, unido a su procesado InSAR masivo y automático, puede permitir el desarrollo de una caracterización muy detallada de los campos de velocidad y la tasa de deformación, con alta resolución y precisión, en grandes regiones de los continentes. Estos resultados son importantes para evaluar, entre otros fenómenos geológicos, la relación entre la tasa de acumulación y liberación de esfuerzos en las rocas de la corteza terrestre asociados a los terremotos.

Una versión de este artículo fue publicada en la página del Instituto de Productos Naturales y Agrobiología del CSIC.

Pablo J. González ha recibido fondos en el Reino Unido del UK NERC para desarrollar investigación dentro del proyecto COMET.