Trovãomoto: Geólogos medem terremotos gerados por trovões

Trovãomoto

Os cabos de fibra óptica que passam por galerias subterrâneas em praticamente todas as cidades estão se transformando em sensores para medir um fenômeno negligenciado até hoje: Como os trovões transferem  energia para o solo.

E é muita energia, o suficiente para gerar pequenos abalos sísmicos, que os geólogos estão chamando de “trovãomotos”, autênticos terremotos gerados pelos trovões, e que puderam ser detectados por uma técnica chamada sensoriamento acústico distribuído.

“Os trovões geram ondas acústicas atmosféricas que se acoplam ao solo, produzindo sinais sísmicos,” explicou o professor Tieyuan Zhu, da Universidade do Estado da Pensilvânia, nos EUA. “Demonstramos a primeira imagem sísmica bem-sucedida usando terremotos gerados por trovões. Esta pesquisa não só serve como prova de conceito para o uso de trovõesmotos como fontes sísmicas para tomografia, mas [a técnica] proporcionou uma nova maneira de observar a interação entre a atmosfera e a Terra sólida.”

As novidades aqui foram duas: As ondas captadas foram ondas acústicas produzidas por trovões, e não por terremotos ou equipamentos sísmicos ativos, e os sensores foram cabos de fibra óptica comuns já instalados no campus da universidade.

Caminho de propagação de um sismo gerado por um trovão. Ondas acústicas diretas provenientes da direção do raio (T1 e T2) acoplam-se ao solo e ao ambiente, criando ondas propagantes e ondas superficiais. A soma de todas essas ondas constitui o campo de ondas do trovãomoto.
[Imagem: Nolan Roth et al. – 10.1126/sciadv.aeg8096]

Tomografia sísmica

Para medir eventos sísmicos próximos à superfície da Terra, os pesquisadores usam uma abordagem chamada tomografia sísmica, que permite gerar uma imagem do subsolo a partir de ondas registradas por sensores na superfície.

A obtenção de imagens sísmicas normalmente é feita com ferramentas caras que exigem uma robusta rede de monitoramento, mas a equipe está interessada em monitorar eventos menores e em regiões onde a ocorrência de terremotos é menor, incluindo as áreas urbanas, onde as técnicas tradicionais são inviáveis.

“As imagens sísmicas podem ser usadas para avaliar outros riscos geológicos, como dolinas ou deslizamentos de terra, avaliar recursos hídricos subterrâneos e de mineração, e estudar vulcões e bolsas de magma. Somente a tomografia pode nos fornecer informações sobre a estrutura subterrânea da Terra que muitas vezes não podemos observar diretamente,” justificou Zhu.

Imagens geradas durante o teste experimental da nova tecnologia.
[Imagem: Nolan Roth et al. – 10.1126/sciadv.aeg8096]

Tecnologia social

Ampliação

Para testar sua nova técnica detectando trovossismos, a equipe disparou um feixe de laser ao longo de um cabo comercial de fibra óptica de telecomunicações, com aproximadamente 4 quilômetros de comprimento, enterrado sob o campus. A medição consiste em verificar como a fase da luz retroespalhada se altera devido a pequenas deformações ao longo da fibra, neste caso causadas por ondas sísmicas que se propagam pelo solo. Isso permitiu pela primeira vez usar os trovõesmotos para gerar uma imagem sísmica.

“Registramos centenas de amostras por segundo a cada poucos metros ao longo do cabo. Isso nos permitiu observar o que acontecia na transição da fonte acústica atmosférica para o sinal sísmico com altíssima resolução, algo que ninguém mais conseguiu fazer ao estudar trovões,” detalhou o pesquisador Nolan Roth.”

“Nossa pesquisa mostra que os trovãomotos podem funcionar como uma nova fonte para imagens sísmicas de subsuperfície, especialmente em regiões com acesso limitado a fontes sísmicas tradicionais,” acrescentou o professor Zhu. “Há todos os tipos de variabilidade climática […], então a questão para o próximo passo é: Podemos avançar e pensar em uma escala maior?”