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Usando los cantos de las ballenas para realizar sismografía.

Cuando se trata de realizar una imagen de las placas tectónicas, uno de los métodos más eficientes es enviar una onda sonora y recoger la onda reflejada en la superficie de la tierra, de forma que estudiando las diferencias entre la onda transmitida y la reflejada se pueden aprender cosas sobre la estructura de las placas. Esto, en principio, exige que se dispongan no sólo sistema de escucha de las ondas sonoras, micrófonos especializados, sino también el empleo de altavoces que emitan pulsos sonoros conocidos. O se pueden emplear los cantos de la ballena de aleta o rorcual común(1), como en un artículo reciente que me llamó la atención.

Resulta que el canto de estas ballenas está entre los más potentes conocido por el hombre, de forma que se escucha desde cientos de kilómetros de distancia, en frecuencias muy bajas, lo que permite que se emitan mejor por el medio marino, de en torno a 20 Hzs. Por otro lado, hay dispuesta en el fondo del mar una red de sismógrafos que «escuchan» las vibraciones de la tierra, precisamente para frecuencias de 50 Hzs y menores. Estos sismógrafos se colocan en el fondo marino cerca de zonas de especial interés, como fallas y regiones que podrían provocar un terremoto y conviene tener monitorizadas y controladas. Y escuchando los cantos de las ballenas, que se les cuelan entre las señales producidas por vibraciones de la propia Tierra, los dos autores del artículo han llegado a calcular detalles sobre la estructura interna de la Tierra.

Los cantos de las ballenas que emplean tienen la forma que se observa en al siguiente figura, muy repetitivos en el tiempo y a frecuencias muy definidas.

Forma del canto de las ballenas de aletas a lo largo del tiempo en sus frecuencias principales registrado en un sismógrafo submarino. Se observa como varía la frecuencia en trenes repetidos en el tiempo, de algunos segundos según la barra de escala temporal superior. De la fig. 1 (A) del artículo citado.

Esta estructura que recogen los sismógrafos submarinos no sólo contiene el canto de la ballena emitido desde la posición del animal, sino también las reflexiones de ese canto en el lecho marino, que son las que usan para estudiar la estructura del mismo, como se recoge en la siguiente figura:

Estructura en el tiempo del canto de la ballena. Se observa la emisión directa, por el camino nombrado W(direct) en la parte E de la figura y las reflexiones del mismo, mucho más atenuadas, el componente W(multiple). De la figura 1(B-E) del artículo citado.

Los sismógrafos estaban situados en la costa enfrente del estado norteamericano de Oregón, y de todas las señales grabadas, los autores del artículo se centraron en seis porque se distinguía con claridad que eran señales de un sólo animal.

Pudieron observar que las ballenas se movían a velocidades de 4 a 10 km/hr, con unas duraciones de sus cantos de horas, de 2,5 a 5 aproximadamente. De estas señales pudieron extraer, con métodos que describen con más detalle en los suplementos del artículo, las trayectorias seguidas por los animales suponiendo que estaban a unos 10 m por debajo del nivel del mar, su zona de navegación cuando cantan.

Con eso y el hecho de que al verse reflejadas en las diversas partes de la corteza terrestre debajo de ellas, las reflexiones llegan a tiempos distintos al sismógrafo, para cada llamada de una ballena pudieron obtener una gráfica que presentaba la intensidad del sonido en el tiempo y en función de la distancia del sismógrafo. Armados de modelos sobre la estructura del manto terrestre, pudieron medir la anchura de las diversas capas reflejadas, que aparecen en la siguiente figura, y compararlas con datos ya conocidos y obtenidos por métodos distintos de una región de estructura interna similar cercana geográficamente. Por supuesto, las transmisiones y tiempos de las ondas P y S(2) al viajar por la estructura del manto se observaron muy bien.

Comprobaron que las capas observadas usando los cantos de ballena se corresponden con las medidas anteriores en otras regiones similares, si bien algo más delgadas, unos 100 a 300 metros menos que en las otras medidas, probablemente por su mayor distancia a fuentes de sedimento en la región de los sismógrafos que las medidas con las que se comparó.

Descripción de la información sobre la estructura de la tierra obtenida mediante el registro de los cantos del rorcual común. La figura superior muestra las intensidades de la señal en el tiempo, con las concentraciones de la misma indicando las diversas capas internas de la Tierra, señaladas con colores y explicadas en la parte más baja de esta figura. La figura del medio, con escala de longitud falsa claro, muestra dónde y cómo se han ido reflejando los sonidos registrados en la primera figura, con las ondas P y S claramente separadas. Imagen adaptada de la fig. 3 del artículo citado.

El artículo se publicó en febrero de 2021 en la revista Science: Seismic crustal imaging using fin whale songs. Vol 371, Issue 6530 • pp. 731-735 • DOI: 10.1126/science.abf3962.

Referencias:

(1) La entrada de la Wikipedia en español sobre este tipo de ballena es muy completa: Wiki:Rorcual común.

(2) Las ondas P y S son los distintos tipos de ondas que se propagan en la superficie, o estructura interna, de la Tierra cuando oscila. Las P corresponden a ondas que oscilan en la dirección enla que se mueven, mientras que las S oscilan en una dirección perpendicular a su propagación. El artículo sobre ondas sísmicas de la Wikipedia en español lo explica bastante bien: Wiki: Ondas sísmicas.