Estudo revela que uma única gota de chuva move dez vezes mais terra graças a uns misteriosos "donuts" de areia
Um estudo revela que uma única gota de chuva pode transportar até dez vezes mais sedimentos do que o estimado. A chave é a formação de pequenas “bolas de areia” que rolam encosta abaixo e perturbam os padrões clássicos de erosão.
A erosão é muitas vezes imaginada como o resultado de rios caudalosos, tempestades furiosas ou encostas que se desmoronam após dias de chuva. Mas a ciência acaba de chamar a atenção para uma escala muito mais pequena - e não menos relevante: a de uma única gota que cai num terreno seco e inclinado.
A descoberta, publicada na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, identifica um mecanismo que não figurava anteriormente nos cálculos geológicos ou agrícolas: a formação de pequenas bolas de areia que rolam encosta abaixo como pequenas versões de bolas de neve.
Não se trata de uma curiosidade visual. A compreensão deste fenómeno permite-nos melhorar os modelos que estimam a perda de solo fértil, antecipar a degradação dos declives e ajustar as previsões sobre a evolução das paisagens ao longo do tempo.
O elo em falta nos modelos clássicos
Durante décadas, os modelos de erosão centraram-se quase exclusivamente no momento do impacto. Quando uma gota atinge o solo, ejecta os grãos em todas as direcções, num processo conhecido como erosão por salpicos. Este mecanismo era considerado como o principal responsável pelo transporte microscópico de sedimentos.
No entanto, essa visão era parcial.
O novo trabalho mostra que, em solos secos e inclinados, algumas gotículas não são imediatamente fragmentadas ou absorvidas. Sobrevivem ao choque inicial, saltam ligeiramente e começam a rolar para baixo. Pelo caminho, apanham grãos de areia e crescem progressivamente até formarem estruturas a que os investigadores chamam "sandballs", ou bolas de areia.
A descoberta surgiu quase por acaso, quando pequenas gotículas foram observadas a rolar por uma encosta seca na Suíça. Não se limitavam a rolar: mudavam de forma, acumulavam material e ganhavam estabilidade. Esta cena levou a vários anos de experiências sistemáticas que permitiram medir o fenómeno com precisão. O resultado foi convincente: em determinadas condições, o transporte de sedimentos pode ser até duas ordens de grandeza superior ao causado apenas pelos salpicos.
Uma experiência num declive
Para reproduzir o processo em condições controladas, a equipa construiu um canal inclinado de 1,2 metros cheio de areia de silicato. A inclinação, fixada em 30 graus, era ligeiramente inferior ao ângulo crítico a partir do qual a areia começaria a deslizar por si própria. Isto permitiu-lhes observar a forma como as gotas interagiam com uma superfície instável, mas ainda estática.
As gotículas eram compostas por misturas de água e glicerol, o que permitia ajustar a sua viscosidade, ou seja, a sua resistência ao escoamento. Este pormenor revelou-se fundamental. Após o impacto, as gotículas que conseguiram manter-se intactas começaram a rolar e a incorporar grãos. A partir daí, entrou em ação uma sequência física bem definida: primeiro, a sobrevivência ao choque; depois, a decisão dinâmica de rolar ou não; finalmente, a competição entre a viscosidade do fluido e a força centrífuga gerada pela rotação.
O processo não é aleatório. Responde a uma cascata física sequencial que determina a forma final das bolas de areia.
Amendoins e donuts em miniatura
Os investigadores identificaram duas configurações estáveis. Quando o fluido é mais viscoso, os grãos aderem à superfície exterior e formam uma estrutura alongada, semelhante a um amendoim, com um núcleo líquido no interior.
A grande surpresa foi a forma de donut. Com uma viscosidade mais baixa, os grãos penetram em direção ao centro da gota. À medida que rodam, a força centrífuga empurra a areia húmida para fora e cria uma cavidade central. Os grãos compactam-se até atingirem um estado “encravado” - ou empastado- em que o conjunto se comporta quase como um sólido rígido. O resultado é uma minúscula estrutura toroidal com uma pequena bolsa de ar no interior.
Este donut funciona como uma roda microscópica. Rola de forma estável, mantém a sua forma e continua a incorporar material à medida que desce. Esta eficiência explica o facto de poder transportar muito mais massa do que um simples salpico.
Implicações para além do laboratório
As medições mostraram que uma única gota pode deslocar até dez vezes mais sedimentos do que o estimado nalguns cenários tradicionais. Globalmente, o transporte pode ser duas ordens de grandeza superior ao previsto pelos modelos clássicos.
Mas as implicações não se limitam à geologia. A compreensão da forma como os líquidos e as partículas sólidas interagem pode inspirar aplicações industriais, desde técnicas de estabilização de solos a processos de fabrico em que as gotículas atuam como “colas” granulares, aproveitando a gravidade como fonte de energia.
Em última análise, o estudo recorda-nos algo essencial: mesmo os processos mais quotidianos podem esconder dinâmicas complexas. Uma gota de chuva parece insignificante. No entanto, multiplicada por milhões durante cada tempestade, pode tornar-se um agente silencioso capaz de esculpir colinas, transformar campos e remodelar paisagens inteiras.
Referência da notícia
B. Trottet, D. Noto, D.J. Jerolmack & H.N. Ulloa, Sandball genesis from raindrops, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (52) e2519392122, https://doi.org/10.1073/pnas.2519392122 (2025).