La portion d'atmosphère qui se situe juste au-dessus de la zone de faille et qui a été à l'origine du tremblement de terre dévastateur s'est réchauffée de manière significative quelques jours avant le désastre. Le contenu en électrons dans la portion d'ionosphère s'est en effet réchauffé soudainement trois jours avant le maximum au-dessus de l'épicentre du séisme.
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Les chercheurs pensent que les contraintes géologiques au niveau de la croûte terrestre autour de la faille dégagent beaucoup de gaz radon. Ce gaz radioactif ionise l'air (lui donne une charge). Comme l'eau est polaire, elle est attirée par les particules chargées dans l'air. Les molécules d'eau dans l'air se condensent alors. Ce changement de phase (gaz-liquide) est fortement exothermique. L'air se réchauffe donc beaucoup.

C'est cet excès de chaleur qui a été observée sous la forme d'un rayonnement infrarouge par un satellite. Comme le Japon est un épicentre sismique, les scientifiques ont déployé des stations de mesure et la visualisation par satellite.