Fotografiando el interior de la Tierra

Radiografías de la Tierra: Descifrando los secretos del interior del planeta

¿Alguna vez te has parado a pensar cómo es posible que sepamos la composición y la estructura del interior de la tierra? Por mucho que Julio Verne nos hiciera soñar con un viaje al centro de nuestro querido planeta, es solo una fantasía. Lo cierto es que la mayoría de los datos que tenemos del interior de la tierra (no importa la profundidad), se han recogido de forma indirecta. De la misma manera que los médicos son capaces de sacar imágenes del interior de nuestro cuerpo con escáneres y ecografías, los científicos que nos dedicamos a las ciencias de la tierra hemos desarrollado tecnologías que nos permiten ver las entrañas de nuestro planeta.

Pero, más allá de la curiosidad científica por entender el planeta en el que vivimos y su dinámica interna, ser capaces de visualizar el interior de la tierra ha supuesto un hito para el desarrollo de la sociedad. Permitidme explicarme. La corteza terrestre es la capa más externa de la Tierra, con un grosor de 15 a 20 km, dependiendo del lugar donde nos encontremos. Las rocas que la componen son fuente de variados recursos: minerales para crear baterías, metales para producir acero, agua potable acumulado en acuíferos, gas natural, o petróleo. Además, a cuanta más profundidad nos encontremos, más calientes están las rocas, lo que podemos usar para calentar nuestras casas en forma de energía geotérmica. Para poder aprovechar todos estos recursos, es necesario detectar dónde se localizan, el tipo de estructura geológica en la que se alojan, la forma de los yacimientos, el comportamiento de las rocas que alojan los recursos, entre otras cosas. Y he aquí la razón por la que es importante ser capaces de sacar esas “fotos” del subsuelo.  

El método más usado para tomar estas fotos indirectas es la sísmica de refracción. Palabreja que se os olvidará al terminar de leer este blog (no os culpo), así que mejor explicaros en qué consiste: en pocas palabras, consiste en generar ondas sísmicas en la superficie o a poca profundidad, colocar receptores en el área y detectar la trayectoria de las ondas por las capas de la corteza. Gracias a la física, sabemos que las ondas cambian su trayectoria cuando llegan a zonas donde las propiedades de las rocas cambian. Igual que cuando metes un lápiz en un vaso lleno de agua y parece que el lápiz cambia de forma. Con estos mini-terremotos, que no son perceptibles para el ser humano, obtenemos las trayectorias de miles de ondas, cuya reconstrucción nos permite tener una idea de qué tipo de estructuras hay en el subsuelo.

Hacia un subsuelo más claro: Innovación tecnológica para una transición energética sostenible

La resolución de las imágenes que teníamos hasta ahora era suficiente para que las empresas energéticas decidieran si explotar los yacimientos de gas o petróleo. Pero la sociedad está cambiando. Ahora tenemos que limitar la explotación de recursos fósiles y promover la obtención de energía de una manera más verde. En esta transición energética vamos a tener que usar el subsuelo ya sea para generar energía geotérmica, inyectar CO2 atmosférico en las rocas del subsuelo o acumular el exceso de energía solar/eólica durante los picos de producción. Estos proyectos no son económicamente atractivos, porque necesitamos conocer con gran detalle las estructuras del subsuelo para poder desarrollarlos de forma segura y sostenible. Esto supone diseñar estrategias rápidas y relativamente baratas que nos ayuden a reducir la incertidumbre en las imágenes del subsuelo. 

Hoy en día, los modelos del subsuelo aplican una serie de simplificaciones muy limitantes que incluyen muy poco detalle sobre las características de las rocas. En mi grupo de investigación pensamos que, para mejorar las interpretaciones, hay que evitar simplificaciones e investigar la conexión entre cambios que ocurren a pequeña escala y su impacto en la trayectoria de las ondas. De esta manera, podemos estudiar si las observaciones que se clasifican como “ruido” en realidad se deben a cambios en la geología.

A nuestro parecer, la mejor manera de abordar esta idea es usar el conocimiento geológico que ya tenemos. Por ejemplo, sabemos que el subsuelo se organiza en capas. Esas capas pueden ser planas, estar inclinadas, estar formadas por diferentes tipos de rocas, estar plegadas, o fracturadas. Cualquiera de estas estructuras geológica que podamos encontrar en el subsuelo, es el resultado de procesos geológicos del pasado (procesos que siguen activos en la superficie de la tierra y que sabemos cómo funcionan). 

De momento, ya hemos demostrado que hay un impacto obvio en las imágenes cuando aplicamos las estrategias que estamos desarrollando. Las imágenes que generamos nos permiten reconocer estructuras que hasta ahora eran obviadas. El siguiente paso es demostrar que nuestro método se puede aplicar de forma sencilla y que, combinándolo con técnicas de machine learning, podemos extraer interpretaciones más detalladas del subsuelo. Y, por tanto, disminuir la incertidumbre.

Nuestro objetivo al desarrollar estos protocolos es reducir la incertidumbre y, en consecuencia, hacer más rentables los proyectos para la transición energética. Una tecnología capaz de hacer que el sector energético sea más verde. Todo suena muy bonito y prometedor, pero tiene su lado oscuro. Esta tecnología podría usarse para hacer más rentable la producción de yacimientos de gas natural y petróleo que hoy en día no están activos por ser demasiado inciertos. Es un arma de doble filo. Lo sé. Y la sociedad te lo recuerda a menudo. Pero muchas de nuestras tecnologías, desde un martillo a un GPS,  pueden usarse para hacer daño, y aún así siguen siendo indispensables para el progreso de la humanidad.

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