Para onde vai a energia libertada num terramoto?

Geólogos do MIT conseguiram medir pela primeira vez com precisão a distribuição energética de um sismo. Os resultados são surpreendentes e podem ajudar a prever a intensidade de eventos futuros.

Sismo ocorrido na região de Cusco, Peru em 2014
As descobertas do MIT representam um enorme passo para a sismologia. Foto: sismo ocorrido em 2014 na região peruana de Cusco/Presidência do Peru, CC BY-NC-SA 2.0, via Flikcr

Quando a Terra treme, o abalo do chão e as vibrações que sentimos são intensos e assustadores, mas representam somente uma parte da energia libertada durante o sismo. O resto dissipa-se em forma de calor tão forte, que é capaz de derreter uma rocha, mas também em fraturas semelhantes a um efeito dominó no subsolo rochoso.

Medir com rigor quanta energia é canalizada para cada um destes processos, todavia, é uma tarefa extremamente complexa, senão mesmo impossível de avaliar no terreno.

A medição da energia de um sismo, principalmente sob a forma de tremores no solo, pode ser feita através de instrumentos como os sismómetros. Mas o calor e a fratura subterrânea — são ainda inacessíveis com as tecnologias atuais.

Como é quantificada a energia dos terramotos? As estimativas são calculadas tendo em conta que um grau na escala de magnitude corresponde a uma libertação de energia de cerca de 32 vezes mais energia.

Ao contrário do clima, em que é possível estudar padrões diários e medir uma série de variáveis, é muito difícil fazer o mesmo em regiões muito profundas da Terra. Desconhecemos as transformações que ocorrem nas rochas e as escalas de tempo em que os sismos se repetem numa zona de falha variam de séculos a milénios, tornando as previsões altamente desafiantes.

sismo ocorrido em 2015 na cidade nepalesa de Bhaktapur
A energia de um terramoto é fracionada em partes desiguais para gerar calor, tremores e fraturas no subsolo. Imagem: sismo ocorrido em 2015 na cidade nepalesa de Bhaktapur, Natalie Hawwa, USAID, CC BY-NC-SA 2.0, via Flikcr

Mas os geólogos do Massachusetts Institute of Technology (MIT), nos Estados Unidos, anunciaram agora ter conseguido finalmente calcular com rigor como a energia libertada é repartida durante um sismo.

A descoberta foi feita a partir de experiências em laboratório, com a equipa do MIT a recriar versões em miniatura de terramotos em ambientes controlados. Pela primeira vez foi possível quantificar a distribuição energética completa que ocorre em cada processo convertido em calor, tremores e fraturas.

A distribuição da potência

Com as medições feitas em laboratório, foi possível concluir que, embora os abalos sentidos possam ser violentos, representam apenas cerca de 10% da energia libertada por um sismo.

Mas uma fração mais pequena ainda – menos de 1% - é utilizada para fragmentar rochas e criar novas superfícies. A maior parte da energia — em média 80% — é utilizada para aquecer a região a envolver o epicentro, podendo atingir temperaturas de até 1.200 ºC em microssegundos.

O que define a energia dos terramotos? É a energia potencial acumulada nas rochas da crosta terrestre e libertada subitamente durante uma falha, propagando-se como ondas sísmicas.

Durante a experiência de laboratório, os geólogos observaram que um sismo pode, inclusive, produzir um pico de temperatura suficientemente quente para derreter o material circundante e transformá-lo por momentos em substâncias líquidas.

A memória das rochas

Surpreendente também foi a constatação de que as rochas têm memória e que a distribuição energética depende do histórico de deformação da região - isto é, do grau de perturbação que as rochas já sofreram em movimentos tectónicos anteriores. As frações de energia do sismo que produzem calor, tremores e fraturas nas rochas podem por isso variar, dependendo do seu passado geológico.

Sismo ocorrido em 2019 na Albânia
Os abalos sentidos à superfície do solo representam apenas 10% da energia libertada durante um terramoto. Imagem: sismo ocorrido em 2019 na Albânia, Lisa Hasterd/ Ajuda Humanitária e Proteção Civil da UE, C BY-NC-ND 2.0, via Wikimedia Commons

Os mini-sismos recriados em ambientes controlados são uma analogia simplificada do que ocorre durante um evento real. Reproduzir a complexidade da Terra é algo inalcançável e, por isso, o melhor que se pode fazer é compreender estes processos em laboratório e tentar extrapolá-los para a natureza.

No futuro, o que se espera é que os resultados obtidos com esta experiência possam ajudar os especialistas a prever a probabilidade e intensidade de terramotos em regiões propensas a eventos sísmicos.

O impulsiona um sismo? Os sismos resultam da energia acumulada nas rochas devido ao movimento das placas tectónicas. Quando a tensão supera a resistência das rochas, estas deslizam numa falha, libertando ondas sísmicas que se propagam pelo solo.

Se os sismólogos conseguirem avaliar a intensidade da vibração gerada por um sismo no passado, poderão estimar o grau em que a energia do sismo afetou também as rochas subterrâneas profundas, derretendo-as ou partindo-as. Esses dados, por seu turno, poderão revelar o quão vulnerável a região é a sismos que possam vir a ocorrer.

Referência da notícia

Jennifer Chu. MIT geologists discover where energy goes during an earthquake. MIT News