I ricercatori hanno scoperto una caratteristica nascosta sotto l’Oceano Pacifico che aiuta a spiegare perché il devastante terremoto e lo tsunami che hanno colpito il Giappone nel 2011 siano stati così distruttivi. La scoperta offre anche nuovi indizi che potrebbero migliorare le previsioni di futuri megaterremoti e tsunami.
Un nuovo studio ha rivelato che un sottile strato di sedimenti morbidi e ricchi di argilla, situato sotto la Fossa del Giappone, ha giocato un ruolo cruciale nel disastro. Questo strato insolitamente debole, posizionato appena sotto il fondale marino, ha permesso alla faglia di rompersi fino alla fossa durante il terremoto “megaspinta” del 2011. Di conseguenza, il fondale marino si è spostato di una distanza straordinaria compresa tra 40 e 60 metri, contribuendo a generare l’enorme tsunami.
“È come se l’intera area tra Los Angeles e San Francisco si spostasse di 40-60 metri in soli sei minuti”, ha affermato Christine Regalla, professoressa associata presso la School of Earth and Sustainability della Northern Arizona University e coautrice dello studio. “Non abbiamo mai visto niente del genere da quando osserviamo i terremoti. In base a ciò che sapevamo, non pensavamo che potesse accadere.”
La ricerca, condotta da Regalla e da oltre una dozzina di scienziati provenienti da tutto il mondo, è stata pubblicata sulla rivista Science .
Strato di argilla nascosto sotto la fossa del Giappone
La maggior parte dei grandi terremoti ha origine molto più in profondità sotto la superficie terrestre. Regalla ha spiegato che quando le placche tettoniche si spostano, la rottura che produce un terremoto si verifica solitamente in profondità. Ad esempio, la rottura che ha causato il terremoto di magnitudo 6.8 di Nisqually nel Pacifico nord-occidentale nel 2001 è iniziata a circa 51 chilometri sotto il fondale marino.
Il terremoto che ha colpito il Giappone nel 2011 è stato molto diverso. La rottura ha raggiunto solo circa 24 chilometri sotto il fondale marino, permettendo alla faglia di rompersi molto più vicino al fondo dell’oceano. Il conseguente terremoto di magnitudo 9.1 ha innescato uno dei disastri naturali più letali nella storia moderna del Giappone, causando quasi 20.000 morti e danni per oltre 200 miliardi di dollari.
Per capire il perché di questo fenomeno, i ricercatori si sono recati nel Pacifico occidentale a bordo della nave da ricerca Chikyu . Hanno perforato il fondale oceanico fino a circa 26.000 piedi di profondità, recuperato campioni di sedimenti e analizzato il materiale. Il Guinness World Records ha riconosciuto la spedizione come il progetto di perforazione oceanica scientifica più profondo mai realizzato.
I campioni hanno rivelato uno strato di argilla pelagica spesso 30 metri, un sedimento estremamente morbido e scivoloso formatosi nel corso di milioni di anni con il lento deposito di particelle microscopiche sul fondale marino. Incastonata tra strati di roccia molto più resistenti, l’argilla ha agito come una “linea di frattura” naturale che ha concentrato la rottura lungo un percorso ristretto.
“Nella fossa del Giappone, la stratificazione geologica predetermina sostanzialmente il punto in cui si formerà la faglia”, ha affermato Patrick Fulton, coautore dello studio e professore associato presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Atmosfera della Cornell University. “Si crea così una superficie estremamente concentrata e debole, che facilita la propagazione delle fratture fino al fondale marino.”
Perché la scoperta è importante
Poiché questo strato di argilla pelagica si estende per centinaia di chilometri lungo la fossa del Giappone, i ricercatori ritengono che la regione possa essere più vulnerabile ai terremoti superficiali di quanto si pensasse in precedenza. Regalla ha affermato che comprendere dove si trovano questi strati deboli potrebbe migliorare la capacità degli scienziati di identificare le aree in grado di produrre i terremoti e gli tsunami più grandi.
“Un terremoto e uno tsunami in Giappone non colpiscono solo le persone che vivono in zona, ma anche chi si trova nei porti e chi vive dall’altra parte dell’oceano”, ha affermato Regalla. “Pensate alle Hawaii: i loro tsunami più devastanti provengono dal Giappone e dall’Alaska. Si tratta di eventi davvero globali.”
Migliorare le previsioni di terremoti e tsunami
I ricercatori sperano che i risultati aiuteranno gli scienziati a comprendere meglio dove è più probabile che si verifichino terremoti e tsunami di forte intensità. Tale conoscenza potrebbe aiutare i responsabili politici a rafforzare i regolamenti edilizi, migliorare le infrastrutture antisismiche, aggiornare i piani di evacuazione e preparare meglio le comunità ad affrontare future calamità.
“Il Giappone è uno dei paesi leader a livello mondiale nella preparazione a terremoti e tsunami, ma nemmeno loro erano preparati a ciò che è accaduto nel 2011”, ha affermato Regalla. “Dobbiamo tutti comprendere meglio dove questi eventi potrebbero verificarsi in futuro. Solo allora potremo elaborare piani di emergenza che garantiscano la sicurezza di tutti.”
Riassunto dell’editore
Il terremoto di Tohoku-oki del 2011, di magnitudo momento 9.1, è stato caratterizzato da una combinazione di fattori negativi: un lungo e intenso scorrimento lungo una faglia sottomarina superficiale. Il devastante tsunami che ne è seguito ha stimolato la ricerca per comprendere il rischio di terremoti superficiali nelle zone di subduzione. Kirkpatrick et al . riportano i risultati dell’ultima crociera dell’International Ocean Discovery Program, che ha effettuato perforazioni nella faglia e nel fondale marino non deformato. Le carote di sedimento prelevate da entrambi i siti hanno mostrato che la faglia si è sviluppata in un punto in cui uno strato di argilla marina è a contatto con fango o selce ricchi di silice. Le proprietà fisiche contrastanti dei sedimenti che entrano nella zona di subduzione potrebbero facilitare lo scorrimento superficiale lungo la fossa del Giappone. —Angela HesslerAbstract
Il terremoto di Tohoku-oki del 2011, di magnitudo momento 9.1, è eccezionale tra i grandi terremoti per aver avuto uno scorrimento massimo di circa 50-70 metri nella porzione più superficiale della megaspinta del margine di placca. Le carote di perforazione e i dati geofisici della spedizione 405 dell’International Ocean Discovery Program dimostrano che la megaspinta si sviluppa preferenzialmente alla sommità o alla base dell’argilla pelagica negli strati sedimentari presenti sulla placca del Pacifico in subduzione, dove si verificano marcati contrasti nelle proprietà fisiche. Questa preferenza determina una faglia stretta e debole situata in un importante contatto meccanico tra il fango del prisma frontale e i sedimenti subdotti, che aumenta la tendenza allo scorrimento sismico superficiale, suggerendo che la fossa del Giappone potrebbe essere più suscettibile a rotture con ampio scorrimento superficiale rispetto ai margini privi di argille deboli.
Materials provided by Northern Arizona University. Note: Content may be edited for style and length.
J. D. Kirkpatrick, H. M. Savage, C. Regalla, S. Shreedharan, C. Ross, H. Okuda, U. Nicholson, K. Ujiie, R. Hackney, M. Conin, P. Pei, S. Satolli, J. Zhang, P. Fulton, M. Ikari, S. Kodaira, L. Maeda, N. Okutsu, S. Toczko, N. Eguchi, P. Bellanova, C. Brown, M. Brunet, M. R. Castillo, Y.-C. Chang, M.-L. Doan, J. Everard, A. Fintel, J. Ford, R. Fukuchi, A. Gough, H. Guo, D. Gürer, M. Hagino, Y. Hamada, H. Hosono, M.J. Jurado, A. Ijiri, T. Ishikawa, M. Iwai, T. Jeppson, N. Kamiya, T. Kanamatsu, A. LaPlante, W. Lin, A. Miyakawa, Y. Morono, Y. Nakamura, C. Pizer, T. Rasbury, R. Robertson, K. Schaible, H. Sone, C. Sun, T. Uchida, P. Vannucchi, A. Yamaguchi, Y. Yamamoto, T. Yoshimoto. Extreme plate boundary localization promotes shallow earthquake slip at the Japan Trench. Science, 2026; 391 (6784): 489 DOI: 10.1126/science.ady0234
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