La causa ovvia dello tsunami: il terremoto si è verificato in una zona di subduzione, dove la placca tettonica sottostante l’Oceano Pacifico stava cercando di scivolare sotto la placca continentale adiacente che reggeva il Giappone e altre masse terrestri. Le piastre erano state in gran parte bloccate l’una contro l’altra per secoli e la pressione si era accumulata. Infine, qualcosa ha dato. Centinaia di miglia quadrate di fondo marino improvvisamente oscillato orizzontalmente circa 160 piedi, e spinta verso l’alto fino a 33 piedi. Gli scienziati chiamano questo un megathrust. Come una mano agitata vigorosamente sott’acqua in una vasca da bagno, il lurch si propagò alla superficie del mare e si tradusse in onde. Mentre si avvicinavano alle acque costiere poco profonde, la loro energia si concentrava e crescevano in altezza. Il resto è storia.
Ma gli scienziati si resero presto conto che qualcosa non quadrava. Le dimensioni dello tsunami tendono a rispecchiare le grandezze dei terremoti su una scala prevedibile; Questo ha prodotto onde tre o quattro volte più grandi del previsto. Pochi mesi dopo, gli scienziati giapponesi hanno identificato un altro, altamente insolito difetto circa 30 miglia più vicino alla riva che sembrava aver spostato in tandem con la megathrust. Questa faglia, ragionavano, avrebbe potuto amplificare lo tsunami. Ma esattamente come si è sviluppato lì, non potevano dire. Ora, un nuovo studio sulla rivista Nature Geoscience dà una risposta, e possibili approfondimenti in altre aree a rischio di tsunami fuori misura.
Gli autori dello studio, con sede al Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University, hanno esaminato un’ampia varietà di dati raccolti da altri ricercatori prima del terremoto e dopo. Questo includeva mappe topografiche del fondo marino, sedimenti da pozzi sottomarini e registrazioni di scosse sismiche a parte la megathrust.
La faglia insolita in questione è una cosiddetta faglia estensionale-quella in cui la crosta terrestre viene staccata piuttosto che essere spinta insieme. Seguendo la megathrust, l’area intorno alla faglia estensionale si spostò di circa 200 piedi verso il mare, e una serie di scarpate alte da 10 a 15 piedi potrebbe essere vista lì, indicando un’improvvisa e potente rottura. L’area intorno alla faglia estensionale era anche più calda del fondale marino circostante, indicando l’attrito da un movimento molto recente; ciò suggeriva che la faglia estensionale fosse stata sciolta quando la megathrust colpì. Questo a sua volta avrebbe aggiunto al potere dello tsunami.
Le faglie estensionali sono infatti comuni intorno alle zone di subduzione — ma solo nelle placche oceaniche, non quelle continentali prevalenti, dove questa è stata trovata. Come ci è arrivato? E, potrebbero tali caratteristiche pericolose si nascondono in altre parti del mondo?
Gli autori del nuovo documento ritengono che la risposta sia l’angolo in cui la placca oceanica si tuffa sotto il continente; dicono che è stata gradualmente superficiale nel corso di milioni di anni. “La maggior parte delle persone direbbe che è stata la megathrust a causare lo tsunami, ma noi e alcuni altri stiamo dicendo che potrebbe esserci stato qualcos’altro al lavoro”, ha detto Lamont PhD. studente Bar Oryan, autore principale del giornale. “La novità è che spieghiamo il meccanismo di come si è sviluppato il guasto.”
I ricercatori dicono che molto tempo fa, la placca oceanica si stava muovendo verso il basso ad un angolo più ripido, e potrebbe cadere abbastanza facilmente, senza disturbare il fondo marino sulla placca continentale prevalente. Qualsiasi faglia estensionale era probabilmente confinata nella placca oceanica dietro la trincea the la zona in cui le due placche si incontrano. Quindi, a partire forse 4 milioni o 5 milioni di anni fa, sembra che l’angolo di subduzione abbia iniziato a declinare. Di conseguenza, la placca oceanica ha iniziato ad esercitare pressione sui sedimenti in cima alla placca continentale. Questo spinse i sedimenti in un’enorme e sottile gobba tra la trincea e la costa del Giappone. Una volta che la gobba è diventata grande e abbastanza compressa, è stata destinata a rompersi, e probabilmente è quello che è successo quando il terremoto di megathrust ha scosso le cose. I ricercatori hanno utilizzato modelli al computer per mostrare come i cambiamenti a lungo termine nel tuffo della piastra potrebbero produrre grandi cambiamenti nella deformazione a breve termine durante un terremoto.
Ci sono più righe di prova. Per uno, il materiale prelevato dai pozzi trivellati prima del terremoto mostra che i sedimenti erano stati schiacciati verso l’alto a metà strada tra la terra e la trincea, mentre quelli più vicini alla terra e alla trincea si erano calmati-simile a quello che potrebbe accadere se si posasse un pezzo di carta su un tavolo e poi si spingesse lentamente su di esso Inoltre, le registrazioni delle scosse di assestamento nei sei mesi successivi al grande terremoto hanno mostrato decine di terremoti di tipo faglia estensionale che tappezzavano il fondo marino sopra la placca continentale. Ciò suggerisce che la grande faglia estensionale è solo la più ovvia; il ceppo veniva rilasciato ovunque in terremoti più piccoli e simili nelle aree circostanti, mentre la gobba si rilassava.
Inoltre, sulla terra, il Giappone ospita numerosi vulcani disposti in un ordinato arco nord-sud. Questi sono alimentati dal magma generato 50 o 60 miglia verso il basso, all’interfaccia tra la lastra subduttrice e la placca continentale. Nel corso degli stessi 4 milioni a 5 milioni di anni, questo arco è stata la migrazione verso ovest, lontano dalla trincea. Poiché la generazione di magma tende ad avvenire a una profondità abbastanza costante, ciò aggiunge l’evidenza che l’angolo di subduzione è gradualmente cresciuto meno profondo, spingendo la zona generatrice di magma più verso l’interno.
Il geofisico e coautore di Lamont Roger Buck ha affermato che lo studio e quelli precedenti su cui si basa hanno implicazioni globali. “Se possiamo andare a scoprire se l’angolo di subduzione si sta muovendo verso l’alto o verso il basso, e vedere se i sedimenti stanno subendo questo stesso tipo di deformazione, potremmo essere meglio in grado di dire dove esiste questo tipo di rischio”, ha detto. I candidati per tale indagine includerebbero aree al largo del Nicaragua, Alaska, Java e altri nelle zone terremotate dell’Anello di Fuoco del Pacifico. “Queste sono aree che contano per milioni di persone”, ha detto.
