Meio ambiente
Redação do Site Inovação Tecnológica – 18/09/2025
Uma fotomicrografia eletrnica de varredura destaca uma regio de rocha que deslizou durante um terremoto de laboratrio. A rea central “fluida” representa uma poro da rocha que foi derretida e transformada em vidro devido ao intenso aquecimento por atrito.
[Imagem: Matej Pec/Daniel Ortega-Arroyo]
Terremotos de laboratrio
Os tremores de terra que causam destruio e mortes representam apenas uma frao da energia total liberada por um terremoto. Por exemplo, cada sismo tambm gera uma onda de calor, juntamente com uma fratura de rochas subterrneas, semelhante a um efeito domin.
Mas mensurar exatamente quanta energia necessria para cada um desses processos algo extremamente difcil – seno impossvel – de ser feito diretamente em campo.
Sabendo disso, Daniel Ortega-Arroyo e colegas do MIT, nos EUA, decidiram criar pequenos terremotos em laboratrio, anlogos em miniatura dos terremotos naturais, cuidadosamente desencadeados em um ambiente controlado, repleto de sensores e aparelhos de medio.
E isso permitiu, pela primeira vez, que eles quantificassem o balano energtico completo dos terremotos, em termos da frao de energia que se transforma em tremores, em fraturas e em calor.
Para onde vai a energia de um terremoto?
As medies revelaram que apenas cerca de 10% da energia de um terremoto de laboratrio causa tremores fsicos. Uma frao ainda menor – menos de 1% – despendida na fragmentao de rochas e na criao de novas superfcies. Assim, a maior parte da energia de um terremoto – em mdia 80% – despendida aquecendo a regio ao redor do epicentro.
Nos experimentos, os pesquisadores observaram que um terremoto de laboratrio pode produzir um pico de temperatura suficientemente quente para derreter o material circundante e transform-lo brevemente em rocha derretida.
Os gelogos tambm descobriram que o balano energtico de um terremoto depende do histrico de deformao da regio – o grau em que as rochas foram deslocadas e perturbadas por movimentos tectnicos anteriores. As fraes de energia do terremoto que produzem calor, tremores e fraturas nas rochas podem mudar dependendo do que a regio experimentou no passado.
“O histrico de deformao – essencialmente o que a rocha lembra – realmente influencia o quo destrutivo um terremoto pode ser,” disse Daniel. “Esse histrico afeta muitas das propriedades do material na rocha e determina, at certo ponto, como ela vai se mover.”
Estas descobertas vo ajudar os sismlogos a prever a probabilidade e a gravidade de terremotos em regies propensas a eventos ssmicos. Por exemplo, se os cientistas tiverem uma ideia da intensidade da vibrao gerada por um terremoto no passado, eles podero estimar o grau em que a energia do terremoto tambm afetou rochas subterrneas profundas, derretendo-as ou fragmentando-as. Isso, por sua vez, poder revelar o quanto a regio mais ou menos vulnervel a terremotos futuros.
Esquema ilustrando uma amostra de rocha submetida a um terremoto de laboratrio, que libera energia em trs formas: fraturamento e cominuio (reduo no tamanho dos gros), aquecimento por atrito e tremor ssmico.
[Imagem: Matej Pec/Daniel Ortega-Arroyo]
Como criar terremotos em laboratrio
A equipe gerou terremotos em miniatura em laboratrio que simulam o deslizamento ssmico de rochas ao longo de uma zona de falha. Esses microterremotos so um anlogo simplificado do que ocorre durante um terremoto natural, mas representam uma alternativa muito vlida para a impossibilidade de ver a coisa real.
Foram usadas pequenas amostras de granito, que so representativas das rochas da camada sismognica, a regio geolgica da crosta continental onde os terremotos normalmente se originam. O granito foi modo at transformar-se em um p fino, sendo ento misturado com um p ainda mais fino de partculas magnticas, que funcionam como uma espcie de medidor de temperatura interna – a intensidade do campo magntico de uma partcula muda em resposta a uma flutuao da temperatura.
Essas amostras foram postas em um aparelho construdo pela prpria equipe, desenvolvido para aplicar presses crescentes, semelhante s presses que as rochas sofrem na camada sismognica da Terra, cerca de 10 a 20 quilmetros abaixo da superfcie. Sensores piezoeltricos sob medida, fixados em cada extremidade da amostra, mediam qualquer vibrao que ocorresse medida que a presso era aumentada.
Sob certas tenses, algumas amostras escorregaram, produzindo um evento ssmico em microescala, semelhante a um terremoto – um microterremoto de laboratrio. Analisando as partculas magnticas nas amostras, foi possvel obter uma estimativa de quanto cada amostra foi temporariamente aquecida e a quantidade de vibrao sofrida por cada amostra. Os pesquisadores tambm examinaram cada amostra ao microscpio, avaliando como o tamanho dos gros de granito mudava.
Usando todas essas medies, eles conseguiram estimar o oramento de energia de cada terremoto de laboratrio – em mdia, 80% da energia de um terremoto convertida em calor, 10% gera tremores e menos de 1% 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 Plmper
Revista: AGU Advances
DOI: 10.1029/2025AV001683
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