Un joven sismólogo de vanguardia: Víctor Manuel Cruz Atienza

 


Por Sandra Vázquez Quiroz
Fotografía:Oswaldo Ruiz.

En México vive y trabaja un científico innovador y apasionado de su trabajo. Todos los días se empeña en entender la raíz de los sismos, desde la ruptura hasta los movimientos que generan las ondas sísmicas. Se trata del Dr.Víctor Manuel Cruz Atienza del Instituto de Geofísica de la UNAM, donde estudia el comportamiento del suelo del Valle de México ante movimientos telúricos, entre otros temas.

Su interés también se centra en la costa de Guerrero, donde se localiza una brecha sísmica que va desde Acapulco hasta Bahías de Papanoa. Es desde ahí que, junto a sus colegas y alumnos, intenta comprender otros fenómenos asociados con los sismos gracias a observaciones inéditas y modelos computacionales que no se han aplicado para entender los terremotos en nuestro país.

El camino hacia la investigación

En sus años de estudiante tuvo que decidir entre dedicarse de lleno a la música o encaminarse hacia la ingeniería geofísica. Fue gracias a la influencia de varios de sus profesores, en particular la de su padre, de quien recibió instrucción matemática en el Colegio Madrid, lo que hizo que Víctor Manuel Cruz Atienza optara por el camino de la ciencia.

El ambiente en el que se desenvolvió también propició su gusto por la academia, “en mi casa conviví en una atmósfera académica generada por mis tíos y amigos cercanos: Andoni Garritz, Diana Cruz, José Antonio Chamizo, Santiago Capella y Hugo Torrens, todos con una vida dedicada a la investigación en la Facultad de Química de la UNAM”, rememora.

Otro hecho que ayudó a definir su carrera científica fue un encuentro propiciado por su madre con el sismólogo emérito de la UNAM, Shri Krishna Singh, quien vivía muy cerca de la casa de la familia Cruz Atienza. Krishna Singh amplió el panorama que tenía el joven con respecto a la sismología, sus retos y alcances. De este modo, Cruz Atienza decidió inclinarse por Ingeniería geofísica en la Facultad de Ingeniería de la UNAM, posteriormente por una maestría en el Instituto de Geofísica y un doctorado en la Universidad Niza – Sophia Antipolis (UNSA) en Francia.

Después de dos posdoctorados en el extranjero, nunca dudó en regresar a su país para contribuir al conocimiento de la sismología, una actividad de enorme importancia cuya comunidad no alcanza los 60 integrantes en México. De este modo, tomó como objeto de estudio el centro del país, que se caracteriza por ser una de las zonas sísmicas más activas, en donde se ha mantenido trabajando para obtener información de enorme valor para el desarrollo de la sismología a nivel regional y mundial.

Lo que el Valle de México le enseñó

Desde aquel sismo de magnitud 8.0 ocurrido el 19 de septiembre 1985, que causó cerca de 15 mil muertes en la ciudad de México, los científicos del mundo y Víctor Manuel Cruz Atienza se dispusieron a entender, entre otras situaciones, la razón por la cual los movimientos fuertes del suelo en la zona lacustre del Valle de México duran tanto tiempo.

Al estudiar las propiedades mecánicas de los sedimentos lacustres, el científico identificó lo que llama la paradoja sismológica del valle de México. “¿Cómo es posible que los movimientos fuertes duren tanto en los suelos arcillosos del valle donde las ondas sísmicas se disipan tan rápidamente?”, se pregunta el científico. Es decir que “una onda sísmica que se propaga en las primeras capas de sedimentos de nuestra ciudad muere rápido, no consigue propagarse largas distancias”.

Lo que sucede, explica, es que la duración tan prolongada del movimiento del suelo responde a un fenómeno local principalmente y no a uno regional, como se ha propuesto en la literatura sobre el tema. El científico destaca que “hay ciertos modos de vibración de las ondas cuya energía viaja en profundidad de forma eficiente, por debajo de los sedimentos superficiales de la Ciudad de México, prolongando así el movimiento en la superficie”. Los denominados modos fundamentales de vibración de las ondas superficiales de Love y de Rayleigh se propagan principalmente en las primeras capas de arcillas, que son compresibles y saturadas en agua, disipando la energía de estos modos. Sin embargo, agrega: “los denominados modos superiores de vibración se propagan en rocas más profundas y competentes, menos disipativas, por lo que su energía pueden subsistir por más tiempo reverberando atrapada en la cuenca y prolongando así el movimiento en la superficie”. Esta investigación se sustenta en el artículo “Long Duration of Ground Motion in the Paradigmatic Valley of Mexico”, publicado en diciembre de 2016 en la revista Nature – Scientific Reports, en el que se consignan avances hacia el entendimiento de este fenómeno.

Por otro lado, un par de días después de ocurrido el sismo de magnitud 7.1 del 19 de septiembre de 2017, Cruz Atienza, junto con sus colegas de la Facultad de Ingeniería y el sismólogo Shri Krishna, publicaron la nota informativa “¿Qué ocurrió el 19 de septiembre de 2017 en México?”, en la que con precisión dieron cuenta, a través de gráficas, mapas y simulaciones, sobre las aceleraciones espectrales en distintos intervalos y sus efectos en los diferentes puntos de la ciudad y en general del valle.

Por sus aportaciones a la sismología nacional y por su pronta respuesta ante el fenómenos ocurrido el 19 de septiembre, la revista Nature lo distinguió este año entre los 10 investigadores más importantes del mundo en 2017 por su trabajo en el Valle de México.

Es gracias a la dedicación de muchos años que el investigador del Instituto de Geofísica ha desarrollado modelos computacionales para entender los sismos, desde el proceso de la fuente a la ruptura misma del terremoto, hasta los efectos asociados a las ondas sísmicas.

Cómo funcionan sus modelos computacionales

Su formación con el profesor Jean Virieux durante su doctorado en la Universidad Niza – Sophia Antipolis, Francia, le permitió trabajar con modelaciones que se consiguen gracias al desarrollo de códigos programados en lenguajes de alto nivel en paralelo, como Fortran 90 y MPI, diseñados por su grupo de trabajo y colaboradores en el mundo. El desarrollo y robustez de estos códigos han merecido doctorados completos que han añadido mejoras y alcances cada vez más específicos para fines de la investigación sísmica, destaca Cruz Atienza.

Junto a su colega y antiguo discípulo José Tago, investigador de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, desarrollaron la plataforma de modelado DGCrack (Discontinuous Galerkin), con la que se puede modelar la ruptura espontánea de una fractura y la disipación de los terremotos en medios de propagación 3D.

Cabe destacar que este tipo de herramientas no habían sido usadas en la sismología mexicana. Gracias a la visión del Dr. Cruz Atienza y a la formación de nuevos cuadros de sismólogos, que han estado bajo su tutela por al menos una década, que en el Departamento de Sismología de la UNAM del Instituto de Geofísica se han comenzado a desarrollar nuevas líneas de investigación como: la dinámica de la fuente sísmica, métodos computacionales para simular terremotos, sismos lentos y tremores tectónicos, entre otros temas poco explorados desde esa perspectiva en dicho departamento.

Su trabajo con colegas en el extranjero y su espíritu de colaboración internacional han permitido que la sismología en México tenga en puerta varios proyectos, los cuales aportan al avance científico y recopilación de datos sísmo-geodésicos que no tenían precedente en el país.

Por mencionar un ejemplo, junto a su colega japonés Yoshihiro Ito de la Universidad de Kioto, puso en marcha el proyecto “Evaluación del peligro asociado a grandes terremotos y tsunamis en la costa del Pacífico mexicano para la mitigación de desastres”, que consiste en determinar, principalmente, el potencial sísmico de la brecha de Guerrero a partir de una red de observación sismo-geodésica en el mar y tierra para la mitigación del riesgo asociado en el centro de México.

El trabajo en campo

Días antes de esta entrevista, el sismólogo mexicano regresó de una campaña oceanográfica a bordo del buque El Puma de la UNAM, donde junto a un equipo multidisciplinario de científicos realizó mediciones del fondo marino y obtuvo información de la red de observación sismo-geodésica.

Es la primera vez que se realiza este tipo de campañas en México y aclara que, junto a sus colegas y estudiantes, aprende a preparar los equipos antes de lanzarlos al mar, a cómo hacer mediciones en el fondo marino con un planeador de olas gobernado satelitalmente, y a bajar datos de los sensores de presión hidrostática del fondo oceánico de manera telemétrica, entre otras actividades, las cuales espera que ayuden a mitigar riesgos en la sociedad.

A bordo del barco no hay descanso, narra. La información de los receptores o de algunas de las estaciones que se encuentran a 5,000 metros de profundidad en el fondo del mar pueden medirse en tiempo real. “Literalmente se puede hablar con ellos, solicitarles información y obtener respuestas”.

“Cuando se navega sobre el instrumento, se baja del buque un transductor con un cable de 40 metros y desde la computadora, a través de una consola que interpreta las instrucciones, se manda un mensaje acústico al equipo que está abajo y este es capaz de enviar 608 páginas de información en bloques”, que posteriormente se usará para ser interpretada y modelar posibles escenarios sísmicos en la región del Pacífico.

Con esta forma de hacer investigación sísmica se sientan las bases en México para determinar, por ejemplo, cuáles son las condiciones físicas (y la probabilidad) bajo las cuales la presurización térmica de fluidos en el contacto de placas junto con leyes de fricción sofisticadas, podrían permitir que ocurra una gran ruptura en la brecha sísmica de Guerrero.

Adelanta que en noviembre de este año encabezará una segunda campaña en la que se recuperarán y lanzarán nuevos equipos: sensores de presión y sismómetros submarinos que forman parte de su colaboración con Japón. Aprovechará la estancia a bordo para obtener datos telemétricos y hacer mediciones con el Wave Glider, una herramienta que permite realizar mediciones GPS acústicas en el fondo del mar.

Cuando el sismólogo Víctor Manuel Cruz Atienza no está indagando sobre fenómenos sísmicos disfruta de la compañía de su familia y del intercambio epistolar con su mujer. Destaca que entre sus autores predilectos se encuentran Octavio Paz y Alessandro Baricco.