Un estudio detecta cambios entrópicos previos a terremotos ocurridos en el norte de Chile

UCHILE/DICYT Chile es uno de los países más sísmicos del mundo. Solo en los últimos 20 años el país ha experimentado 12 sismos con una magnitud sobre 7, dejando muertos, miles de damnificados y millonarias pérdidas económicas. La ciencia aún no puede predecir los terremotos, pero un grupo de investigadores chilenos y españoles están usando un innovador método para estudiarlos, lo que podría entregar nuevas claves para mejorar el entendimiento del riesgo sísmico y, eventualmente, generar ventanas de tiempo más estrechas y certeras de posible ocurrencia de estos eventos.

“Caracterización del peligro sísmico mediante el uso de la entropía: aplicación a los terremotos del norte de Chile” es el nombre del estudio publicado en la revista Natural Hazards and Earth System Sciences. En este trabajo, la académica del Departamento de Física (DFC) de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, Denisse Pastén, junto a Antonio Posadas (U. de Almería) y Eugenio Vogel y Gonzalo Saravia (U. de la Frontera) exploran cómo la entropía podría relacionarse con los terremotos.

La entropía es una medida que se usa en física para estudiar los cambios temporales en los estados de un sistema. En este caso, los cambios en la entropía se asocian con reajustes en las placas tectónicas, liberación de energía y propagación de ondas sísmicas. El equipo científico, que separadamente venía trabajando con distintos tipos de entropía para estudiar terremotos, se unió en este trabajo para analizar bajo la entropía de Shanon más de 100 mil sismos producidos en el norte de Chile durante un período de 8 años (2007-2014), usando datos sísmicos de alta calidad del Integrated Plate Boundary Observatory Chile (IPOC).

De esta manera, los investigadores lograron detectar cambios notables en la entropía justo antes de la ocurrencia de terremotos importantes, abriendo la puerta a nuevas posibilidades en la evaluación de riesgo sísmico. Entre los terremotos detectados está el de Tocopilla, de 2007, de magnitud 7,8; el de Iquique, de 2014, de magnitud 8,1; y los terremotos de Calama de 2010 y 2011, con magnitudes de 6,6 y 6,8, respectivamente.

“En el análisis de varios terremotos en el norte de Chile, observamos consistentemente un aumento en la entropía de Shanon antes de los eventos sísmicos. Observamos cómo la termodinámica del sistema experimenta una transformación, alterando la entropía antes y después de los eventos. La entropía, como una magnitud macroscópica, logra capturar estos micro cambios en el sistema, revelando detalles previamente desconocidos sobre los terremotos en Chile. Esta perspectiva innovadora, aplicada por primera vez a un terremoto chileno, proporciona una visión única”, afirma la doctora Pastén.

De este modo, el comportamiento sísmico podría verse como una transición de fase, donde las tensiones y fuerzas en la corteza terrestre se reorganizan de manera continua. “Antes del terremoto, la entropía ya muestra un aumento, el que llega a su peak en el terremoto y va bajando tras este, aunque se mantiene durante las réplicas”, indica la física chilena.

Indicador de riego sísmico

Si el estudio logra detectar cambios previos a los grandes terremotos ¿puede predecirlos? Denisse Pastén es tajante: la ciencia aún no posee la capacidad de predecir terremotos, incluso cuando se detectan eventos precursores, ya que se basan en datos de fenómenos pasados. "El propósito de este estudio no es la predicción. Tampoco existe un sistema que brinde información en tiempo real para observar los cambios en el sistema termodinámico. Por eso, este estudio se enfoca en terremotos ya ocurridos. De hecho, los eventos precursores no aparecen en los datos completos. Para su identificación tuvimos que enfocarnos en ventanas temporales cercanas al gran terremoto y hacer zoom en la zona afectada. Ahí vimos que estos precursores muestran una transición de fase en la entropía, indicando cambios en el sistema. Aunque por sí solos no anticipan el evento, la transición es clara en terremotos de magnitud mayor a 8”, asegura.

Sin embargo, la física de la U. de Chile afirma que este estudio podría ayudar a estrechar las ventanas temporales en que podría ocurrir un gran evento. “Nuestro enfoque contribuye al entendimiento del riesgo sísmico. Ahora estamos explorando ventanas temporales más cercanas a los eventos sísmicos para determinar un período de anticipación, pero nuestro trabajo se basa en datos recopilados después de que el terremoto ha ocurrido, por lo tanto, no es una predicción, sino que estamos evaluando indicadores de riesgo sísmico, afirma Pastén.

La investigación reveló, además, la posibilidad de un comportamiento sísmico periódico en una franja de profundidad que oscila entre 80 y 160 km en Iquique. “Estos resultados brindan un análisis estadístico que enriquece la comprensión del riesgo sísmico y destaca la utilidad de la entropía en la interpretación de patrones en la región. Además, establece a este tipo de entropía como un nuevo indicador en este ámbito, ofreciendo una herramienta valiosa para mejorar la evaluación en zonas propensas a estos eventos", expone.