As marés podem desencadear sismos lentos através de ressonância

Em termos cósmicos, a Terra pode ser comparada a uma marioneta planetária, «puxada» pelos fios gravitacionais do Sol e da Lua.

E, claro, por todo o restante Universo, mas é a influência lunissolar que ajuda a gerar as marés dos oceanos. Também provoca marés na terra firme e nas rochas.

À medida que o Sol e a Lua aplicam estas pequenas, mas constantes, tensões de maré sobre a crosta terrestre, verificou-se que podem desencadear «sismos lentos» progressivos. Estes libertam energia muito mais devagar do que os sismos normais e passam despercebidos a nós, habitantes da superfície.

Contudo, o mecanismo exacto através do qual isto acontece permanecia relativamente enigmático.

Até agora: uma nova modelização indica que o fenómeno poderá ocorrer por ressonância, tal como quando se passa um dedo molhado à volta da borda de um copo de vinho para produzir um toque harmonioso - ou irritante -, mas à escala planetária.

Como as marés podem desencadear sismos lentos

Num estudo publicado na revista JGR Solid Earth, uma equipa de cientistas da geociência e das ciências planetárias modelizou estas perturbações de maré e concluiu que basta pouco para provocar efeitos importantes:

«Embora estas tensões sejam muito pequenas, normalmente da ordem de alguns quilopascais e comparáveis à pressão de uma ligeira pressão com a mão, observou-se que desencadeiam sismos lentos em algumas falhas», afirmam os investigadores.

A equipa analisou o deslizamento e a fricção que ocorrem nas interfaces entre placas tectónicas através de simulações baseadas num modelo de bloco-mola e na fricção dependente da taxa e do estado.

Em linguagem menos especializada em sismologia, trata-se de uma representação simplificada de uma única zona de uma falha. O modelo inclui também a resistência friccional, em permanente mudança, na interface de uma linha de falha, determinada por dois factores: a velocidade (taxa) e a forma como as superfícies entram em contacto (estado).

O facto de algo equivalente a uma palmada nas costas poder desencadear eventos sísmicos depende igualmente do tipo de falha modelizado: uma falha que desliza a um ritmo estável, mas que pode ser facilmente empurrada para fora da sua «zona de conforto».

Um aumento da velocidade faz então com que a fricção na interface da linha de falha diminua, o que pode amplificar o deslizamento. No modelo, isso basta para produzir eventos de deslizamento «rápido», além dos lentos.

De modo geral, o tipo de sismo produzido depende das propriedades friccionais relativas da falha à medida que esta responde a dois factores principais, sugerem os investigadores: a amplitude, ou intensidade, e o período, ou duração, da perturbação de maré.

Estes factores podem produzir resultados distintos. Quando a amplitude das forças de maré é baixa, uma falha pode continuar a deslizar lentamente e sem ruído.

Porém, se a amplitude ultrapassar um limiar - e o período estiver no intervalo adequado -, pode levar uma falha a deslizar e a tremer.

Ressonância entre marés e falhas tectónicas

A duração da perturbação de maré pode provocar actividade sísmica se coincidir com a «escala temporal de resposta natural» de uma falha: o tempo de que esta necessita para reagir a tensões na interface e alterar as suas propriedades, como a fricção, ou seja, a taxa e o estado.

Esta ressonância pode iniciar um evento lento mesmo quando a perturbação é pequena, «tal como empurrar um baloiço no ritmo certo o faz subir mais alto», dizem os investigadores.

Os efeitos podem ser previsíveis e coincidir com observações no mundo real, como os tremores no sudoeste do Japão e em Cascadia, no Noroeste do Pacífico, que frequentemente atingem picos em intervalos de cerca de 12 e 24 horas, acompanhando as marés.

Mas as perturbações também podem induzir actividade sísmica temporalmente complexa, mais caótica e menos previsível.

Por fim, os investigadores examinaram três possíveis padrões temporais para eventos sísmicos induzidos pelas marés.

Em primeiro lugar, os eventos sísmicos são desencadeados pelo máximo de tensão de maré, quando a força de maré atinge a intensidade máxima?

Em segundo, são iniciados perto da taxa máxima de aumento da tensão de maré, quando a pressão exercida pela força de maré está a aumentar mais rapidamente?

Ou poderão ocorrer de forma aleatória, sem um padrão de maré específico?

O modelo indica que ambos os cenários se verificam, mas tudo depende do momento no ciclo de maré e das propriedades da linha de falha.

O que o modelo revela para a previsão de sismos

Ao modelizar a influência das perturbações de maré na crosta terrestre, este trabalho fornece uma estrutura para interpretar padrões de maré em sismos lentos, que poderá, no futuro, contribuir para os esforços de previsão de sismos.

Por exemplo, os sismólogos poderão «fazer engenharia inversa» dos sismos detectados para determinar propriedades das falhas, como a respectiva resistência friccional e a distância que precisam de deslizar antes de enfraquecerem. Para tal, podem comparar a actividade sísmica medida com a actividade de maré, que é fácil de conhecer, pois é algo difícil perder de vista o Sol e a Lua.

Como o estudo modeliza isoladamente uma única zona da falha, poderá estar mais bem adaptado à simulação de sismos locais repetidos de baixa frequência (LFEs) do que de eventos sísmicos como os tremores, que envolvem várias zonas e são mais extensos.

Por último, como os investigadores detectaram sismos lentos nas zonas de subducção excepcionalmente activas da Orla do Pacífico, a equipa afirma que estes «fornecem informações valiosas sobre a acumulação e a libertação de tensão ao longo da interface entre placas e, por isso, são altamente relevantes para avaliar o potencial de ruptura e a extensão espacial de futuros sismos de megaimpulso».

Os sismos de megaimpulso são os mais poderosos fenómenos sísmicos do mundo, capazes de gerar tsunamis devastadores e até de reactivar vulcões.

A investigação foi publicada na JGR Solid Earth.

Este artigo foi verificado por Rebecca Dyer e editado por Rebecca Dyer. Embora nos orgulhemos do nosso processo, somos apenas humanos. Se detectar algum erro, informe-nos.