Tremores de terra representam apenas 10% da energia de um terremoto
Os tremores de terra que causam destruição e mortes representam apenas uma fração da energia total liberada por um terremoto. Por exemplo, cada sismo também gera uma onda de calor, juntamente com uma fratura de rochas subterrâneas, semelhante a um efeito dominó.
Mas mensurar exatamente quanta energia é necessária para cada um desses processos é algo extremamente difícil – senão impossível – de ser feito diretamente em campo.
Sabendo disso, Daniel Ortega-Arroyo e colegas do MIT, nos EUA, decidiram criar pequenos terremotos em laboratório, análogos em miniatura dos terremotos naturais, cuidadosamente desencadeados em um ambiente controlado, repleto de sensores e aparelhos de medição.
E isso permitiu, pela primeira vez, que eles quantificassem o balanço energético completo dos terremotos, em termos da fração de energia que se transforma em tremores, em fraturas e em calor.
Para onde vai a energia de um terremoto?
As medições revelaram que apenas cerca de 10% da energia de um terremoto de laboratório causa tremores físicos. Uma fração ainda menor – menos de 1% – é despendida na fragmentação de rochas e na criação de novas superfícies. Assim, a maior parte da energia de um terremoto – em média 80% – é despendida aquecendo a região ao redor do epicentro.
Nos experimentos, os pesquisadores observaram que um terremoto de laboratório pode produzir um pico de temperatura suficientemente quente para derreter o material circundante e transformá-lo brevemente em rocha derretida.
Os geólogos também descobriram que o balanço energético de um terremoto depende do histórico de deformação da região – o grau em que as rochas foram deslocadas e perturbadas por movimentos tectônicos anteriores. As frações de energia do terremoto que produzem calor, tremores e fraturas nas rochas podem mudar dependendo do que a região experimentou no passado.
“O histórico de deformação – essencialmente o que a rocha lembra – realmente influencia o quão destrutivo um terremoto pode ser,” disse Daniel. “Esse histórico afeta muitas das propriedades do material na rocha e determina, até certo ponto, como ela vai se mover.”
Estas descobertas vão ajudar os sismólogos a prever a probabilidade e a gravidade de terremotos em regiões propensas a eventos sísmicos. Por exemplo, se os cientistas tiverem uma ideia da intensidade da vibração gerada por um terremoto no passado, eles poderão estimar o grau em que a energia do terremoto também afetou rochas subterrâneas profundas, derretendo-as ou fragmentando-as. Isso, por sua vez, poderá revelar o quanto a região é mais ou menos vulnerável a terremotos futuros.
[Imagem: Matej Pec/Daniel Ortega-Arroyo]
Como criar terremotos em laboratório
A equipe gerou terremotos em miniatura em laboratório que simulam o deslizamento sísmico de rochas ao longo de uma zona de falha. Esses microterremotos são um análogo simplificado do que ocorre durante um terremoto natural, mas representam uma alternativa muito válida para a impossibilidade de ver a coisa real.
Foram usadas pequenas amostras de granito, que são representativas das rochas da camada sismogênica, a região geológica da crosta continental onde os terremotos normalmente se originam. O granito foi moído até transformar-se em um pó fino, sendo então misturado com um pó ainda mais fino de partículas magnéticas, que funcionam como uma espécie de medidor de temperatura interna – a intensidade do campo magnético de uma partícula muda em resposta a uma flutuação da temperatura.
Essas amostras foram postas em um aparelho construído pela própria equipe, desenvolvido para aplicar pressões crescentes, semelhante às pressões que as rochas sofrem na camada sismogênica da Terra, cerca de 10 a 20 quilômetros abaixo da superfície. Sensores piezoelétricos sob medida, fixados em cada extremidade da amostra, mediam qualquer vibração que ocorresse à medida que a pressão era aumentada.
Sob certas tensões, algumas amostras escorregaram, produzindo um evento sísmico em microescala, semelhante a um terremoto – um microterremoto de laboratório. Analisando as partículas magnéticas nas amostras, foi possível obter uma estimativa de quanto cada amostra foi temporariamente aquecida e a quantidade de vibração sofrida por cada amostra. Os pesquisadores também examinaram cada amostra ao microscópio, avaliando como o tamanho dos grãos de granito mudava.
Usando todas essas medições, eles conseguiram estimar o orçamento de energia de cada terremoto de laboratório – em média, 80% da energia de um terremoto é convertida em calor, 10% gera tremores e menos de 1% é convertido em fraturas de rochas.
Bibliografia:
Artigo: Lab-quakes: Quantifying the complete energy budget of high-pressure laboratory failure
Autores: Daniel Ortega-Arroyo, Hoagy O’Ghaffari, Matej Pec, Zheng Gong, Roger R. Fu, Markus Ohl, Camilla Cattania, Oliver Plümper
Revista: AGU Advances
DOI: 10.1029/2025AV001683
