Winter-to-spring changes in borehole seismic noise beneath permafrost in the northeastern Tibetan Plateau
Este estudio analiza el ruido sísmico de sondeo bajo el permafrost en el noreste de la meseta tibetana durante la transición de invierno a primavera, revelando incrementos significativos en la potencia del ruido y en la entropía espectral con selectividad de frecuencia impulsados por cambios estacionales en lugar del deshielo, lo que subraya la necesidad de evaluar tanto la potencia absoluta como la distribución espectral al caracterizar los fondos de registro de las estaciones.
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En las profundidades del suelo congelado de la meseta tibetana, donde la tierra permanece bloqueada en el hielo la mayor parte del año, los científicos han estado escuchando el zumbido constante y de bajo nivel del planeta. Este zumbido, conocido como ruido sísmico ambiental, no es silencio, sino una vibración continua causada por el viento, las olas del océano y la actividad humana. En las regiones frías, el propio suelo cambia a medida que se congela y se descongela, alterando la forma en que estas vibraciones viajan. Al colocar instrumentos sensibles en las profundidades del subsuelo, los investigadores pueden rastrear estos cambios sutiles, de forma muy parecida a como un médico escucha un latido para comprender la salud de un paciente. El objetivo es comprender cómo el entorno moldea el ruido de fondo que estos instrumentos registran, asegurando que cuando ocurra un terremoto real, la señal sea clara y el estático de fondo esté comprendido.
En una zona minera específica en la parte noreste de la meseta, un equipo de investigadores instaló un sismómetro altamente sensible casi a 300 metros de profundidad en un pozo de perforación, colocándolo muy por debajo de la capa local de permafrost. Se propusieron observar cómo cambiaba el ruido a esa profundidad a medida que la región pasaba del corazón del invierno a los primeros días de la primavera. Analizaron grabaciones continuas desde finales de enero hasta mediados de abril de 2019, buscando patrones en la fuerza y la "forma" de las vibraciones. El equipo utilizó un método que descompone el ruido en diferentes frecuencias, o tonos, para ver si ciertos tonos se volvían más fuertes o si la mezcla general de sonidos cambiaba al cambiar las estaciones.
Lo que encontraron fue un cambio distintivo y selectivo en el ruido de fondo de la tierra. A medida que avanzaba la estación, las vibraciones en un tono más alto específico, alrededor de 3.4 hercios, se volvieron significativamente más fuertes, aumentando hasta 21 decibelios en comparación con la quietud de finales de enero. Sin embargo, este aumento no ocurrió en todo el espectro. Las vibraciones en un tono mucho más bajo, alrededor de 0.2 hercios, permanecieron relativamente constantes, cambiando solo una cantidad mínima. Esto le indicó a los investigadores que el cambio no era un aumento general de todo el ruido, sino una amplificación específica de ciertas frecuencias. Además, la "forma" del ruido cambió. En las primeras semanas, la energía estaba concentrada en el extremo más bajo del rango que estaban escuchando. Para la primavera, esa energía se había extendido, formando una joroba más amplia de actividad centrada alrededor de los 2 a 3 hercios.
Para entender si este cambio era simplemente una cuestión de que el suelo se volviera más ruidoso en general, los investigadores también midieron la "entropía" del ruido, una forma de describir qué tan extendida o concentrada está la energía a través de las diferentes frecuencias. Descubrieron que el ruido se volvió más extendido, o menos concentrado, a medida que avanzaba la estación. Curiosamente, descubrieron que la dispersión del ruido y la potencia total no siempre se movían al unísono. Durante una comparación específica entre mediados de marzo y principios de abril, la dispersión del ruido permaneció casi idéntica, pero la potencia total de las vibraciones fue notablemente mayor en abril. Esto significa que observar solo la intensidad o solo la dispersión del ruido daría una imagen incompleta; ambos deben considerarse juntos para comprender verdaderamente el entorno de registro.
El equipo también verificó la temperatura del suelo superficial, la cual aumentó desde el frío profundo del invierno hacia el punto de congelación, pero se mantuvo por debajo de los cero grados Celsius durante todo el periodo de estudio. Aunque el suelo se estaba calentando, los datos no mostraron que el permafrost hubiera comenzado a descongelarse a la profundidad del sensor. Debido a que los datos de temperatura provenían de solo medio metro bajo la superficie, no podían confirmar lo que estaba sucediendo a 300 metros de profundidad. En consecuencia, los investigadores no pudieron afirmar de manera definitiva que el cambio en el ruido fuera causado por el descongelamiento del suelo congelado. Los cambios podrían haber sido impulsados por cambios en el viento, cambios en la actividad minera cercana o alteraciones sutiles en las capas de roca mismas. El estudio mapeó con éxito el cambio en el ruido de fondo, demostrando que no es un entorno estático, pero se detuvo antes de señalar la causa exacta del cambio, dejando la puerta abierta para futuras investigaciones sobre cómo la tierra profunda responde al cambio de las estaciones.
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