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Un estudio sugiere que los romanos construían los cimientos de sus teatros según un patrón antisísmico

Los antiguos romanos pueden haber construido estructuras que actuaban como pantallas de protección sísmica mucho antes de que los físicos conocieran los metamateriales o la óptica de transformación. Esto es lo que sugieren investigadores franceses en su estudio Role of nanophotonics in the birth of seismic megastructures.

En él afirman que el patrón de los cimientos de algunos teatros y anfiteatros romanos se asemeja mucho a las características de los modernos dispositivos electromagnéticos de ocultación. Dicen que estos metamateriales arqueológicos podrían haber proporcionado indirectamente protección contra terremotos, al desviar las ondas sísmicas en torno a la arena.

El Coliseo romano / foto S-F en Shutterstock

Los metamateriales son estructuras artificiales que manipulan las ondas electromagnéticas o el sonido de formas que normalmente no se encuentran en la naturaleza. Se ha desarrollado un marco matemático llamado óptica de transformación para diseñar nuevos dispositivos hechos de metamateriales, incluyendo capas de invisibilidad que desvían las microondas en torno a los objetos.

Una posible aplicación de los metamateriales es la creación de estructuras que desvíen las ondas sísmicas alrededor de los edificios para protegerlos de los terremotos. La idea es rodear un edificio con un entramado de agujeros u objetos sólidos enterrados en el suelo. Cuando las ondas sísmicas dentro de un cierto rango de longitudes de onda pasan a través de esa red, múltiples reflexiones en la red interfieren entre sí destructivamente para crear una brecha de banda que resulta en una reducción significativa en la sacudida del edificio.

Stéphane Brûlé y los ingenieros civiles de la empresa Ménard de Lyon, junto con investigadores del Instituto Fresnel de Marsella, demostraron esta idea en 2012 cuando perforaron una red bidimensional de pozos en el suelo, cada uno de 5 metros de profundidad. Al generar ondas acústicas utilizando una fuente cercana descubrieron que gran parte de la energía de las ondas era reflejada hacia la fuente por las dos primeras filas de agujeros.

Sin embargo, Brûlé considera que los antiguos romanos pudieron haber descubierto esto primero, aunque sin saberlo. Se encontraba de vacaciones contemplando los restos arqueológicos de la ciudad de Autun, en el centro de Francia, cuando vio una fotografía aérea que mostraba los cimientos de un teatro galo-romano enterrados bajo un campo justo al lado de la carretera. Aunque apenas perceptibles, las marcas en el campo mostraban el contorno del edificio del siglo I d.C. y consideró que la estructura semicircular tenía una extraña semejanza con la mitad de una capa de invisibilidad.

Así lo confirmó una foto de un estudio arqueológico realizado unos años antes que mapeaba con mucha más claridad los cimientos del teatro. Superponiendo esa foto y una de una capa de invisibilidad de 20 centímetros de diámetro construida por Brûlé y sus colegas del Instituto Fresnel, descubrió que los pilares del teatro y los elementos de la capa estaban alineados casi exactamente, cada uno de ellos dispuesto en una serie de círculos concéntricos (semicirculares) que se acercan unos a otros en radios más pequeños.

Otra vista del teatro de Autun / foto Moreau.henri en Wikimedia Commons

Brûlé comprobó que lo mismo ocurría con los cimientos del Coliseo de Roma y de otros anfiteatros que, a diferencia de los teatros semicirculares, están totalmente cerrados. En particular, descubrió que la relación de los radios de los círculos concéntricos vecinos (o elipses, en el caso de la mayoría de los anfiteatros) era casi idéntica.

En cuanto a la forma en que los romanos llegaron a este diseño, Brûlé sugiere que pueden haber modificado gradualmente sus anfiteatros gracias a la experiencia adquirida a lo largo de varios siglos en zonas altamente sísmicas. Pero también podría haber sido simplemente una cuestión de suerte.

Sébastien Guenneau, del Instituto Fresnel, ha realizado simulaciones por ordenador para poner a prueba la idea, pero dice que la complejidad del suelo real y su influencia en el paso de las ondas sísmicas hace que los experimentos sobre el terreno sean esenciales. Espera construir un modelo consistente en pilotes de hormigón enterrados dispuestos en elipses concéntricas características con un diámetro exterior de al menos 20 metros. Esta escala, explica, sería adecuada para las ondas sísmicas (de longitud de onda corta) que se propagan en suelos blandos.


Fuentes: Role of nanophotonics in the birth of seismic megastructures, Stéphane Brûlé, Stefan Enoch, Sébastien Guenneau. arXiv:1904.05323 / PhysicsWorld.

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