Escucha los sonidos del cambio climático con sismómetros

Las montañas de los Pirineos que se encuentran a lo largo de la frontera franco-española, ocultan un laboratorio subterráneo laberíntico. Mientras que varios experimentos dentro están buscando materia oscura, una sola estación sísmica en un viejo túnel ferroviario escucha el crujir y el retumbar del mundo a su alrededor.

Hace unos años, Jordi Díaz, un sismólogo del Instituto de Ciencias Jaume Almera, estaba haciendo un trabajo de control de calidad en sus sismómetros, buscando a través del ruido. Fue entonces cuando él y algunos colegas encontraron una señal maliciosa que nadie podía identificar. "¿Qué demonios es eso?". Recuerda haber pensado.

Pronto se dieron cuenta de que el silbido temperamental provenía del río Aragón que fluía sobre el túnel, con los crescendos y diminuendos de la señal junto con los cambios en la descarga del río.

El Aragón se alimenta de nieve derretida, por lo que al sintonizar el ritmo del río, Díaz y sus colegas pudieron seguir la sinfonía de la nieve, combinando ciertas canciones sísmicas con episodios específicos de descongelación. En una nota reciente de la revista PLOS One, muestran que pueden rastrear el comportamiento de la nieve derretida durante días, meses y años con notable precisión.

A medida que el clima local impulsa el deshielo, existe la esperanza de que esta técnica pueda seguir la respuesta de la capa de nieve al mundo cada vez más cálido. En otras palabras, esa pequeña estación sísmica puede hacer una crónica del cambio climático.

Préstame tus oídos mecánicos

El papel predeterminado de los sismómetros es escuchar los temblores tectónicos, ya sea que estas vibraciones sucedan en la Tierra, en la luna o en Marte. Desde los terremotos titánicos que rompen las placas tectónicas en dos hasta los más pequeños temblores subterráneos, las máquinas cada vez más sensibles pueden "grabar cualquier cosa que pueda sacudir el suelo", dice Wendy Bohon, geóloga de las Instituciones de Investigación Incorporada para Sismología que no estuvo involucrada en el trabajo.

Bohon significa eso literalmente. Desde helicópteros que vuelan hasta detonaciones de bombas nucleares, desde la autodestrucción de meteoritos en el aire hasta los ruidos de una erupción submarina, estas maravillas metálicas lo escuchan todo.

Esta es una noticia fantástica para los científicos ambientales. Los sismómetros en la costa oeste pueden escuchar el océano rebotando en el fondo del mar al ser perturbado por un huracán que se acerca a la costa este, con ciclones tropicales más intensos que producen rugidos sísmicos más fuertes. También pueden escuchar el crujido del hielo cuando las temperaturas fluctúan, el retroceso de una capa de hielo como parte de ella se libera y el crecimiento explosivo de grietas heladas.

Los ciclones tropicales probablemente se volverán más intensos y el hielo de la Tierra se desintegrará cada vez más a medida que el planeta se calienta. En las últimas décadas, el potencial de los sismómetros para rastrear las consecuencias del cambio climático se ha vuelto cada vez más evidente.

Los científicos todavía están tratando de comprender los matices cruciales de cada señal sísmica, a veces recurriendo a recreaciones a pequeña escala del mundo natural en el laboratorio para tratar de descubrir las causas de las sonatas sísmicas separadas.  Pero a medida que los sismómetros continúen aumentando en sensibilidad y disminuyendo en costos, dice Bohon, el campo naciente de la sismología ambiental continuará dando frutos.

Espía un río

Los ríos también caen debajo de este paraguas científico prometedor. El paisaje sonoro de los ríos puede revelar la desagradable presencia de avalanchas de escombros húmedos que caen hacia o cerca de la infraestructura vulnerable, así como los cambios en el flujo general provocados por agentes naturales o antropogénicos.

El Aragón es el último banco de pruebas para esta técnica naciente. En el 2014, utilizando la estación sísmica del Laboratorio Subterráneo Canfranc de los Pirineos, Díaz y algunos colegas identificaron por primera vez las ondas sísmicas asociadas con la descarga del río Aragón.

La lluvia puede influir en el flujo de un río, por lo que utilizaron un medidor de agua a 4,8 kilómetros aguas abajo de la estación sísmica para descartar ese efecto, aislando así la señal del deshielo. Utilizando algoritmos para seleccionar los álbumes de Aragón del 2011 al 2016, el equipo ahora ha logrado escuchar melodías específicamente relacionadas con el deshielo de la capa de nieve alpina.

Los patrones típicos pronto se detectaron. El equipo tiende a escuchar grandes aumentos de descarga durante las horas centrales del día, un poco después de que la nieve haya tenido la oportunidad de derretirse y filtrarse hacia el río. En promedio, cada año tiene 35 días de deshielo, generalmente desencadenado en dos o tres grandes arrebatos de fusión entre marzo y junio.

También se escucharon desviaciones de la norma aparente. Durante el 2011 seco, hubo sólo 10 días de deshielo. En el 2013, hubo 65, con un solo episodio de fusión que duró un poco más de un mes, y la temporada de deshielo continuó hasta principios de julio.

Díaz explica que el equipo ahora está trabajando con hidrólogos para comprender mejor qué causa estos cenit y nadires en el deshielo. Y, a pesar del vínculo bastante nítido entre el deshielo y el flujo del río, el equipo no está muy seguro de qué está causando las señales sísmicas en primer lugar. Se sospecha que los ruidos son causados por sedimentos que caen del lecho del río durante las descargas bajas y la turbulencia del agua durante los flujos de gran volumen, pero no están seguros.

Escuchando a escondidas el Everest

La estación sísmica dentro del túnel de la montaña está lejos de la mayoría de las fuentes humanas de ruido sísmico, lo que facilita un poco la extracción del ritmo de Aragón. Más cerca del tráfico, con la construcción y las multitudes bulliciosas, esta capacidad puede verse afectada, dice Díaz. Sin embargo, podría encontrar un hogar en partes del mundo igualmente aisladas.

El Himalaya, entonces, puede ser un gran sitio para avanzar en esta prueba de concepto en los próximos años. Propenso a terremotos altamente dañinos, esta área ya es escuchada por una familia de sismómetros. Sus montañas también albergan una colección de glaciares cuyas aguas abastecen a 1.650 millones de personas en toda la región. Los glaciares allí sucumben cada vez más al calentamiento del mundo, por lo que esos sismómetros pueden escuchar su desaparición mientras rastrean la velocidad de su hemorragia.

Los ríos superficiales y subterráneos que le quitan la vida a la capa de hielo de Groenlandia también podrían ser monitoreados de esta manera, dice Mike MacFerrin, un glaciólogo de la Universidad de Colorado, Boulder, que no participó en el trabajo. Los medidores de agua no siempre son fáciles de instalar donde se necesita, pero los sismómetros, que escuchan sin interrupciones desde la distancia, pueden llenar estos vacíos de datos faltantes.

Es demasiado pronto para saber si las sesiones improvisadas del río Aragón se pueden replicar a tan gran escala, pero es prometedor.

"Es una herramienta nueva", dice MacFerrin. Y, a medida que el mundo se calienta, "necesitamos todas las herramientas que podamos tener".