Dois epicentros levaram ao violento terremoto de Noto no Japão no dia de Ano Novo

Ciência + Tecnologia

Um raro mecanismo de “dupla iniciação” rompeu uma barreira na falha durante o tremor de 1º de janeiro

Principais conclusões

• O terremoto de magnitude 7,5 sob a Península de Noto, no Japão, em 1º de janeiro de 2024, ocorreu quando um “mecanismo de dupla iniciação” aplicou energia suficiente de dois locais diferentes para romper uma barreira de falha – uma área que bloqueia dois lados de uma falha no lugar e absorve a energia do movimento da falha, desacelerando-a ou interrompendo-a completamente.
• Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo estudante de pós-graduação da UCLA Liuwei Xu, pelo professor Lingsen Meng e por Chen Ji, da UC Santa Barbara, analisou um enxame sísmico anterior e identificou uma barreira até então desconhecida na região do enxame.
• Os métodos de coleta de dados da equipe podem auxiliar pesquisas futuras sobre as condições e probabilidades de terremotos de iniciação dupla.

Os primeiros sete meses de 2024 foram tão agitados que é fácil esquecer que o ano começou com um terremoto de magnitude 7,5 centrado abaixo da Península de Noto, no Japão, no dia de Ano Novo. O terremoto matou mais de 280 pessoas e danificou mais de 83.000 casas.

Geólogos descobriram agora que o terremoto começou quase simultaneamente em dois pontos diferentes na falha, permitindo que a ruptura sísmica circundasse e atravessasse uma área resistente na falha conhecida como barreira. Esse raro mecanismo de “iniciação dupla” aplicou pressão intensa de ambos os lados da barreira, levando à liberação poderosa de energia e tremor substancial do solo na Península de Noto.

O terremoto de Noto foi precedido por intensos enxames sísmicos, que são sequências de muitos pequenos terremotos que às vezes podem levar a um evento maior e catastrófico. Usando tecnologias sísmicas e geodésicas avançadas, a equipe de pesquisa analisou meticulosamente os movimentos dentro da Terra durante esse enxame que levou ao terremoto.

O estudo oferece insights sobre o papel das barreiras de falhas, também conhecidas como asperezas, na gênese de terremotos e ajudará a melhorar as avaliações de risco sísmico e a previsão de terremotos futuros.

Terremotos acontecem quando fraturas na crosta terrestre, conhecidas como falhas, permitem que blocos de rochas em ambos os lados da falha se movam um sobre o outro. Esse movimento é localizado, não contínuo ao longo da linha de falha, porque a linha não é uniforme ou lisa, o que dissipa energia e eventualmente interrompe o movimento.

Uma barreira é uma área áspera que trava os dois lados de uma falha no lugar. As barreiras absorvem a energia do movimento da falha, desacelerando-a ou interrompendo-a completamente. Mas há apenas uma quantidade limitada de energia que a barreira pode absorver e, sob as condições certas, a energia reprimida faz com que ela se quebre violentamente, levando a fortes tremores. Um enxame de pequenos terremotos pode não ser suficiente para quebrar uma barreira, mas se um movimento subsequente muito mais forte ocorrer na falha, a ruptura da barreira liberará toda essa energia armazenada.

Liderados por Lingsen Meng, professor associado de ciências da Terra, planetárias e espaciais da UCLA, o aluno de pós-graduação da UCLA Liuwei Xu e o professor de geofísica da UC Santa Barbara Chen Ji, uma equipe internacional de pesquisadores dos Estados Unidos, França, China e Japão analisaram dados geoespaciais e gravações de ondas sísmicas para entender as relações entre o enxame de tremores menores e o terremoto maior que os seguiu. Eles identificaram uma barreira previamente desconhecida na região do enxame.

Para a surpresa deles, o terremoto do dia de Ano Novo começou quase simultaneamente em dois locais separados na falha. A energia de cada local moveu-se em direção à barreira, causando uma ruptura violenta e tremores extremamente fortes.

“O terremoto começou em dois lugares e circulou juntos”, disse Meng. “O primeiro iniciou ondas que viajaram rápido e desencadearam um epicentro diferente. Então ambas as partes se propagaram para fora juntas e se encontraram no meio, onde estava a barreira, e a quebraram.”

A mecânica é semelhante a dobrar um lápis nas duas pontas até que ele se quebre no meio.

A descoberta foi surpreendente porque, embora a iniciação dupla, como o processo é conhecido, tenha sido vista em simulações, tem sido muito mais difícil de observar na natureza. Os mecanismos de iniciação dupla exigem apenas as condições certas, que podem ser definidas no laboratório, mas são menos previsíveis no mundo real.

“Conseguimos observá-lo porque o Japão tem estações de monitoramento sísmico muito boas e também usamos dados de GPS e radar de satélite. Pegamos todos os dados que conseguimos encontrar! Foi somente por meio de todos esses dados juntos que obtivemos uma resolução realmente boa sobre essa falha e conseguimos entrar nesses detalhes finos”, disse Meng.

A grande maioria dos terremotos não tem nem perto desse nível de dados coletados, então é possível que terremotos com mecanismos de iniciação dupla sejam mais comuns do que os geólogos pensam.

“Pode ser que, por meio de melhores imagens e resolução, identifiquemos mais casos como esse no futuro”, disse Meng.

Terremotos com epicentros duplos têm um risco maior de tremores mais fortes porque há movimento mais forte. O grupo de Meng planeja considerar cenários futuros para aprender sobre as condições e probabilidades desses terremotos.

“Nossas descobertas enfatizam a natureza complexa da iniciação de terremotos e as condições críticas que podem levar a eventos sísmicos de larga escala”, disse Meng. “Entender esses processos é vital para melhorar nossa capacidade de prever e mitigar os impactos de futuros terremotos.”