Como a Barragem das Três Gargantas pode alterar a rotação da Terra

À medida que os engenheiros disputam a construção de estruturas cada vez maiores, um megaprojeto chinês suscitou uma questão inesperada sobre todo o planeta.

No interior da região central da China, uma barragem tão vasta que transformou vales está também a alimentar um debate científico: poderá a concentração de tanta água num só lugar alterar ligeiramente a velocidade de rotação da Terra?

A Barragem das Três Gargantas, uma obra de engenharia extraordinária

No centro desta discussão está a Barragem das Três Gargantas, no rio Yangtzé, na província chinesa de Hubei. A construção arrancou na década de 1990 e a entrada em funcionamento decorreu por etapas, entre 2003 e 2012, após quase 18 anos de trabalho.

É a maior barragem hidroelétrica do mundo em capacidade instalada. A sua parede de betão retém uma albufeira gigantesca, que se estende por centenas de quilómetros através de uma região antes ocupada por vales, povoações e terrenos agrícolas.

A barragem responde simultaneamente a vários objetivos políticos e económicos. Segundo o CNES francês, o Centro Nacional de Estudos Espaciais, Pequim concebeu-a como símbolo da força tecnológica chinesa, para controlar um dos rios asiáticos mais sujeitos a cheias e para deslocar o desenvolvimento para o interior, afastando-o do litoral já em forte crescimento.

Em termos de capacidade, a instalação é uma potência. A China lidera a produção mundial de eletricidade hidroelétrica, tanto em capacidade como em energia gerada. Ainda assim, apesar da sua dimensão, a Barragem das Três Gargantas satisfaz apenas cerca de 3% das necessidades de eletricidade do país, muito menos do que os 10% avançados em algumas estimativas iniciais.

De uma barragem local a uma questão planetária

O que hoje distingue o projeto não é apenas o seu impacto regional, mas também um efeito à escala do planeta que parece saído da ficção científica: uma alteração minúscula na rotação da Terra.

Não se trata de atribuir qualquer poder misterioso ao betão. A água é o elemento decisivo. Quando está cheia, a albufeira das Três Gargantas contém cerca de 40 quilómetros cúbicos de água, ou aproximadamente 38 mil milhões de metros cúbicos. É uma massa considerável, concentrada numa região e elevada um pouco acima do nível do mar.

Deslocar grandes quantidades de massa pelo planeta altera subtilmente a sua rotação, tal como um patinador em rotação muda de velocidade ao movimentar os braços.

A relação entre a deslocação de massa e a rotação foi salientada num estudo da NASA publicado em 2005, que analisou as consequências do devastador sismo e tsunami de Sumatra-Andamão, em 2004. Esse terramoto, um dos mais fortes alguma vez registados, deslocou enormes massas de rocha e de água oceânica.

O que a NASA descobriu realmente

Investigadores do Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA, entre os quais o geofísico Benjamin Fong Chao, recorreram a modelos para calcular de que forma o fenómeno sísmico modificou a forma e a rotação do planeta. Os resultados indicaram que o sismo de 2004 encurtou a duração do dia em cerca de 2,68 microssegundos.

Para comparação, um microssegundo corresponde à milionésima parte de um segundo. Ninguém detetou a mudança na vida quotidiana; só instrumentos de precisão a poderiam registar. Ainda assim, o resultado demonstra que a rotação terrestre não é fixa: reage ligeiramente a grandes deslocações de massa.

«Qualquer fenómeno global que envolva movimento de massa afeta a rotação da Terra, desde o tempo sazonal até conduzir um automóvel», explicou Benjamin Fong Chao, da NASA, na altura.

Com base nesse conhecimento, os cientistas aplicaram os mesmos princípios físicos a outra forma de redistribuição de massa: o enchimento da albufeira das Três Gargantas.

Quanto pode a barragem abrandar a rotação do planeta?

Quando a albufeira atinge a capacidade máxima, o peso da água armazenada altera a distribuição da massa em relação ao eixo terrestre. À semelhança de um patinador artístico que estende os braços, afastar mais massa do eixo tende a abrandar a rotação e a prolongar o dia.

A análise da NASA indica que, totalmente cheia, a albufeira das Três Gargantas teria os seguintes efeitos:

• Aumentar a duração de um dia em cerca de 0,06 microssegundos
• Tornar a Terra ligeiramente mais arredondada no equador
• Tornar os polos muito ligeiramente mais achatados

Os 0,06 microssegundos equivalem a 0,00000006 segundos. A alteração é real do ponto de vista físico, mas tão pequena que não afeta as atividades humanas, o clima nem a tecnologia. Os relógios atómicos conseguem medi-la; as pessoas não a conseguem sentir.

À escala planetária, a influência da barragem aproxima-se mais de um sussurro do que de um empurrão. Mesmo assim, constitui um exemplo impressionante de como a física planetária se aplica também às infraestruturas humanas.

As alterações climáticas já influenciam a rotação da Terra

A barragem é apenas uma peça de um problema muito mais vasto. A NASA e outras agências assinalaram que as alterações climáticas também modificam a rotação terrestre, através de um processo semelhante de redistribuição de massa.

Quando os mantos de gelo e os glaciares derretem, a água corre para os oceanos. A massa desloca-se assim de latitudes e altitudes elevadas para regiões mais baixas e próximas do equador. As mudanças sazonais na cobertura de neve, nos padrões de precipitação e na extração de águas subterrâneas também desempenham um papel.

A atividade humana está lentamente a redistribuir a água, o gelo e as rochas pelo planeta, produzindo efeitos mensuráveis, embora minúsculos, na rotação da Terra.

Neste contexto, a Barragem das Três Gargantas é um símbolo visível de uma marca humana mais ampla na dinâmica planetária. O impacto acumulado de todas as barragens, da extração de águas subterrâneas e do degelo supera o de qualquer albufeira isolada.

Que outros fenómenos podem alterar a duração do dia?

Vários processos podem acelerar ou abrandar a rotação em microssegundos ou milissegundos. Os cientistas acompanham-nos regularmente com dados de satélite e redes mundiais de observatórios.

Porque interessam os microssegundos aos cientistas

Estas variações são irrelevantes para a rotina diária, mas têm importância para os sistemas de precisão. A navegação moderna, as operações de satélite e a medição global do tempo dependem de medições extremamente rigorosas da rotação da Terra.

Quando a rotação do planeta se desvia em relação aos relógios atómicos, os responsáveis internacionais pela medição do tempo acrescentam ocasionalmente um «segundo intercalar» ao Tempo Universal Coordenado (UTC). Compreender a influência das deslocações de massa na rotação ajuda a aperfeiçoar esses ajustes e a melhorar as previsões a longo prazo.

As mudanças na rotação e na forma da Terra também afetam as órbitas dos satélites e a forma como estes detetam a gravidade. As agências espaciais usam essa informação para calibrar medições da subida do nível do mar, da perda de gelo e até da estrutura profunda da Terra.

Como imaginar uma alteração tão pequena

Valores como 0,06 microssegundos são difíceis de visualizar. Uma forma de os entender é esta: se o efeito das Três Gargantas se mantivesse constante durante 1 milhão de anos, prolongaria o dia em pouco menos de quatro minutos. Na realidade, outros processos assumiriam um papel dominante muito antes disso.

Uma analogia quotidiana pode ajudar. Imagine uma cadeira de escritório a rodar: ao encolher os braços, roda mais depressa; ao estendê-los, abranda. Agora imagine que pode deslocar não apenas os braços, mas também oceanos, mantos de gelo e cadeias montanhosas. O princípio é exatamente o mesmo, mas numa escala muito maior e muito mais lenta.

Riscos e efeitos secundários mais amplos das megabarragens

O efeito na rotação pode fascinar os físicos, mas a Barragem das Três Gargantas tem consequências muito mais imediatas na região. O enchimento da albufeira obrigou mais de um milhão de pessoas a sair das suas casas. Sítios arqueológicos e ecossistemas ficaram submersos. Os sedimentos que antes circulavam livremente acumulam-se agora a montante da barragem ou depositam-se de forma diferente a jusante.

Engenheiros e cientistas ambientais acompanham igualmente a forma como albufeiras desta dimensão podem desencadear atividade sísmica local ou deslizamentos de terras, ao aumentar o peso sobre a crosta e saturar as encostas. Estas preocupações alimentaram o debate sobre onde e como devem ser construídas novas megabarragens.

A energia hidroelétrica continua a ser uma fonte importante de energia com baixas emissões de carbono, e muitos países encaram as barragens como parte da sua estratégia climática. Conciliar as necessidades energéticas, o impacto ecológico e as perturbações sociais tornou-se uma das questões centrais dos projetos futuros.

Conceitos essenciais para compreender o debate

Alguns conceitos ajudam a perceber toda esta questão:

• Momento de inércia: medida da distribuição da massa em torno de um eixo de rotação. Quanto mais massa estiver afastada do eixo, mais difícil é atingir uma rotação rápida.
• Conservação do momento angular: princípio físico segundo o qual, na ausência de momentos de força externos, a «rotação» total de um sistema permanece constante. As alterações de velocidade e de forma compensam-se mutuamente.
• Isostasia: processo pelo qual a crosta terrestre se ajusta lentamente quando lhe é acrescentado peso, como a água de uma albufeira, ou quando esse peso é retirado, como no degelo.

Quando os cientistas afirmam que a Barragem das Três Gargantas abranda a rotação da Terra, descrevem, na verdade, uma consequência clara e mensurável destes princípios. O efeito é minúsculo para a vida à superfície, mas evidencia uma realidade mais ampla: os projetos humanos, as alterações climáticas e as catástrofes naturais fazem agora parte da mesma história à escala planetária.