¿Cómo las montañas del Himalaya crecen y se encogen mediante movimientos cíclicos?

Si pudiéramos poner el reloj de nuestra planeta en un modo rápido, la superficie de la Tierra se retorcería. Los continentes se escurrirían por todo el mundo, los océanos se abrirían y cerrarían, mientras que nuevas montañas crecerían hacia el cielo.

Así y todo, aunque las montañas crezcan, también se hunden de forma periódica cuando el estrés de las colisiones tectónicas desencadena terremotos. Estos eventos ocurren en un ciclo, como el pecho de un gigante rocoso respirando de manera desigual, explica Luca Dal Zilio, geofísico del Instituto de Tecnología de California.

Las fuerzas que impulsan este ciclo son increíblemente complejas y en ninguna parte es más evidente que en los 2.253 kilómetros de picos irregulares que componen el Himalaya. Precisar los fundamentos que subyacen a este rango es vital para comprender el riesgo local de terremotos, que amenazan a cientos de millones de personas que viven a su sombra.

En un nuevo artículo publicado en Nature Reviews, Dal Zilio y sus colegas han unido los resultados de más de 200 estudios anteriores de la geología del Himalaya para establecer los intrincados mecanismos detrás de estas respiraciones geológicas, así como los desafíos que quedan por resolver.

Dado que se han documentado "respiraciones" geológicas similares en todo el mundo, el nuevo trabajo es clave para comprender los procesos que esculpen muchas de las cadenas montañosas de la Tierra y descubrir los riesgos que esas cadenas también podrían representar. La inmensa extensión y la complejidad geológica del Himalaya lo convierten en un excelente laboratorio natural, afirma la coautora del estudio Judith Hubbard, geóloga estructural de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur.

“Es casi como si la Tierra estuviera realizando el experimento para nosotros”, dice.

El nacimiento de un gigante

Las placas tectónicas del planeta están en constante movimiento, remodelando la superficie a medida que se separan y chocan. El Himalaya es el resultado dramático de uno de esos choques tectónicos hace unos 50 millones de años, cuando la placa continental india chocó contra la placa euroasiática. Ambas masas de tierra son gruesas y flotantes, por lo que cuando los continentes se comprimieron y la India comenzó a hundirse debajo de Eurasia, el paisaje se arrugó y la corteza se espesó, elevándose en los majestuosos picos. 

Hasta la actualidad, la India sigue desplazándose hacia el norte a un ritmo de casi cinco centímetros al año. Pero la tierra no se desliza suavemente debajo de Eurasia y a medida que India avanza, la placa de Eurasia se amontona y se abulta. Este proceso eleva las montañas un poco más hacia el cielo en una inhalación prolongada. Con el tiempo, el estrés llega a un punto de ruptura y las masas de tierra se mueven en un terremoto que hace temblar el suelo, la versión geológica de una exhalación o tos.

Este ciclo se mostró mortal en 2015, cuando un temblor de magnitud 7,8 provocó que una franja de la cordillera del Himalaya se hundiera casi sesenta centímetros.

Diferentes zonas en una cadena de montañas pueden producir diferentes tipos o intensidades de exhalaciones. Mientras que algunos tosen violentamente, otros pueden generar una serie de hipo, dice Hubbard. Y solo porque una sección de montañas exhale en una dirección a la vez no significa que lo hará de nuevo.

"Incluso el mismo parche puede tener diferentes comportamientos en diferentes momentos", afirma Rebecca Bendick, geofísica de la Universidad de Montana que no participó en el nuevo artículo. "Y prácticamente nadie tiene la menor idea de por qué".

Para comprender estas complejidades, los científicos deben unir los procesos de construcción de montañas que ocurren en escalas de tiempo drásticamente diferentes, desde el avance lento de las placas tectónicas hasta los cambios casi instantáneos de un terremoto. Esto no es tarea fácil: se necesitan diferentes medidas para comprender cada fenómeno, que a menudo recluta investigadores de diversas especialidades geológicas. (Este último viene con sus propios desafíos únicos, dice Hubbard, "A veces la misma palabra significa dos cosas diferentes para dos personas distintas").

El nuevo artículo intenta hacer algunas de estas conexiones que abarcan el tiempo en el Himalaya, examinando cómo cada una puede influir en la forma en que se desarrollan futuros terremotos.

Atravesando el tiempo

Una forma importante de salvar las diferencias entre las escalas de tiempo es observar la forma de la fractura entre las dos placas tectónicas. En el Himalaya, esta falla se extiende por unos 2253 kilómetros y tiene varias torceduras y dobleces, restos del antiguo aplastamiento que levantó las montañas en primer lugar. Estas características han evolucionado lentamente a lo largo de los milenios desde entonces y pueden influir en la progresión de un terremoto en la actualidad.

En un artículo incluido en la nueva revisión, Hubbard y sus colegas encontraron que las las curvas del subsuelo que rodean la sección de la falla se movió durante el temblor de 2015. Esto sugiere que las estructuras impusieron límites a la extensión de la ruptura y, por lo tanto, a la magnitud del terremoto.

Otras estructuras formadas a lo largo de las edades pueden estar presentes a lo largo del rango y podrían limitar de manera similar hasta dónde podría propagarse un terremoto cerca de la superficie, dice Dal Zilio. El artículo de revisión destaca cómo la recopilación de la variedad de información disponible puede ayudar a los científicos a desarrollar una comprensión más completa y modelos informáticos más sólidos, no solo de cómo crece la variedad, sino también de su potencial letal.

"El objetivo final es saber qué tipo de terremotos podemos esperar y qué tipo de daño producirán", expresa Hubbard y agregó que hacerlo requiere un trabajo de detective significativo. "Si estamos tratando de aprender sobre el proceso de exhalar o toser, pero la tierra no exhala ni tose, es muy difícil aprenderlo".

Para ayudar a llenar los vacíos, algunos investigadores están estudiando las cicatrices dejadas por terremotos históricos, señala. Otros investigadores están trabajando para elaborar un mapa más completo de los giros y de las vueltas de la falla y el grosor de los sedimentos cerca de la superficie, los cuales podrían afectar la ubicación y la intensidad de futuras sacudidas sísmicas. Pero es todo un desafío, afirma Shashank Narayan , estudiante de posgrado en el Instituto Indio de Tecnología, Kanpur, que no es autor del nuevo artículo.

Ha aprendido esto por experiencia personal,  al mapear la estructura de la falla del Himalaya a lo largo de una sección transversal de aproximadamente 1,6 kilómetros de largo en el Himalaya central utilizando un proceso similar al sonar. Los geólogos a menudo se basan en ondas sísmicas para descifrar lo que se encuentra en las profundidades del subsuelo, ya que su velocidad y dispersión pueden revelar diferentes tipos de rocas o estructuras del subsuelo. Narayan y su equipo crearon sus propias ondas golpeando el suelo con un gran peso y luego "escuchando" a distancia con instrumentos conocidos como geófonos.

Pero el terreno en muchas otras regiones representa un obstáculo importante para tales estudios, dice Narayan. Justo al oeste de su sitio, por ejemplo, las montañas presentan cambios drásticos en la elevación en distancias cortas. “No se puede colocar un solo sensor en esta región”, dice.

Girando hacia adelante

A medida que continúan los ciclos de inhalación y exhalación de una montaña, el sistema en sí también cambiará, complicando aún más el panorama. Parte del estrés acumulado de cada inhalación deforma la roca de forma permanente, que se queda incluso después de la siguiente exhalación geológica. Si todo el estrés se liberara con cada tos, entonces no quedarían montañas en pie, señala Hubbard.

Y con el tiempo, a medida que la India continúa avanzando hacia el norte bajo Eurasia, otras características del paisaje se transformarán. Por un lado, la posición de la falla activa saltará, desplazándose gradualmente hacia el sur a medida que encuentre nuevos caminos hacia la superficie.

Además, dice Bendick, "en algún momento, Nepal dejará de existir". La progresión de la placa india durante decenas de miles de años hace que su borde sur se mueva hacia el norte, presionando lentamente a Nepal.

“En esa escala de tiempo tan larga, nada es muy fijo”, dice. «Grabado en piedra» no es la frase correcta.

Sin embargo, a pesar de todas las incertidumbres persistentes, Bendick afirma que está impresionada con el documento de revisión debido a la amplia gama de datos que el equipo pudo reunir, vinculando cada medición disponible con el proceso de construcción de montañas.

"No me sorprendió ninguna pieza", dice, "sino lo importante que es que todas estas cosas funcionen juntas para darle forma al mundo desde mi ventana, básicamente y el riesgo al que están expuestas las comunidades humanas".