O estudo, publicado no periódico Science Advances por pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State) liderados por Nolan Roth e Tieyuan Zhu, demonstra pela primeira vez como os chamados “terremotos de trovão” (thunderquakes) podem ser convertidos em uma ferramenta de imagem sísmica de alta resolução para mapear a crosta terrestre rasa até cerca de 100 metros de profundidade.
A grande virada científica do trabalho está em provar que a intensa variação de pressão acústica gerada pelos raios na atmosfera se acopla ao solo com energia suficiente para gerar ondas Rayleigh superficiais dispersivas. Essas ondas viajam pelo subsolo e podem ser capturadas para revelar a estrutura geológica abaixo de nós, sem a necessidade de explosivos ou terremotos naturais.
Trovões para criar “raio-X” do subsolo em tempo real
Para captar essas vibrações imperceptíveis aos humanos, a equipe recorreu a uma infraestrutura urbana que já estava enterrada: cabos de fibra óptica de telecomunicações. Através de uma tecnologia chamada Sensoriamento Acústico Distribuído (DAS), os cientistas dispararam feixes de laser ao longo de quatro quilômetros de cabos sob o campus universitário.
Quando o trovão atinge o solo, a vibração comprime e estica microscopicamente a fibra de vidro, alterando o tempo de viagem da luz laser. Ao longo de dois anos e meio de monitoramento contínuo, a rede registrou 458 eventos sísmicos induzidos por trovões, permitindo observar com riqueza de detalhes a transição exata entre a onda sonora na atmosfera e a onda mecânica dentro da terra.
Mapa tridimensional do solo
Os dados permitiram realizar uma tomografia sísmica completa de um terreno cárstico, uma formação de calcário conhecida pela presença de cavidades e suscetibilidade a colapsos. O mapa tridimensional gerado revelou zonas de fraqueza no subsolo que antes eram desconhecidas, prevendo possíveis pontos de formação de voçorocas e crateras (sinkholes), cujas localizações foram posteriormente confirmadas por dados de perfurações de poços e medições de satélite.
Essa abordagem transforma tempestades comuns e redes de internet já existentes em um “raio-X” geológico contínuo, ecológico e gratuito. O método ganha relevância especial para regiões urbanas ou locais com pouca atividade de abalo sísmico natural, servindo para avaliar aquíferos, estabilidade de encostas e riscos de engenharia.
Experimento pode ser usado no dia a dia
Além disso, os autores projetam que a técnica poderá ser aplicada no futuro para mapear a estrutura interna de outros corpos celestes com atmosferas tempestuosas ativas, como a lua Titã de Saturno.
A aplicação prática dessa tecnologia foca na prevenção de desastres geológicos e na avaliação não invasiva do solo. No curto prazo, a técnica pode ser usada em centros urbanos e grandes obras para identificar zonas de risco subterrâneo, como cavernas que causam crateras (sinkholes) e áreas sujeitas a deslizamentos, além de mapear aquíferos e recursos hídricos sem a necessidade de perfurações ou explosões.
Para ser usado no futuro
Para o futuro, a promessa do estudo está na reutilização da infraestrutura existente. Como as cidades já possuem milhares de quilômetros de cabos de fibra óptica de internet enterrados, as metrópoles podem se transformar em redes permanentes de monitoramento em tempo real.
Com o aumento da incidência de raios previsto pelas mudanças climáticas, os dados coletados por esses “terremotos de trovão” alimentarão modelos preditivos capazes de emitir alertas automáticos de colapso de terreno.
Para entender em detalhes como essa tecnologia funciona na prática, assista ao resumo sobre como cientistas usam trovões para mapear o subsolo. Esse vídeo é relevante, pois ilustra visualmente a transformação das ondas sonoras das tempestades em dados sísmicos por meio dos cabos de fibra óptica.
Artigo: Imaging Earth’s subsurface with thunderstorm-generated seismic waves
Autores: Nolan Roth, Donggeon Kim, Rafal Czarny, Young Cheol Kim, Christelle Wauthier, Tieyuan Zhu
Revista: Science Advances
Vol.: 12, Issue 34
DOI: 10.1126/sciadv.aeg8096
