Montanhas balançam ao som sísmico da Terra

2022-02-03
Pesquisadores instalam a estação de referência no sopé do Matterhorn nos Alpes suíços. Jeff Moore/Universidade de Utah

Do ponto de vista humano, as montanhas permanecem estóicas e imóveis, símbolos maciços de resistência silenciosa e imobilidade.

Mas novas pesquisas revelam que as montanhas estão, de fato, se movendo o tempo todo, balançando suavemente com os ritmos sísmicos que percorrem a Terra sobre a qual repousam.

Um estudo recente publicado na revista Earth and Planetary Science Letters relata que o Matterhorn, uma das montanhas mais famosas do planeta, está constantemente vibrando uma vez a cada dois segundos por causa da energia sísmica ambiente originada de terremotos e ondas oceânicas ao redor do mundo. .

"É uma espécie de verdadeira canção da montanha", diz Jeffrey Moore , geólogo da Universidade de Utah e autor sênior do estudo. "Está apenas zumbindo com essa energia, e é de frequência muito baixa; não podemos senti-la, não podemos ouvi-la. É um tom da Terra."

Os dados de vibração ambiente contínuos registrados do cume do Matterhorn aceleraram 80 vezes para se tornarem audíveis. Crédito: Jeff Moore/Universidade de Utah

Gravando a 'Canção da Montanha'

Todo objeto "quer" vibrar em certas frequências, dependendo de sua forma e do que é feito (uma propriedade conhecida como ressonância ). Exemplos familiares incluem diapasões e taças de vinho; quando a energia de uma frequência ressonante atinge o objeto, ele treme com mais força. Moore e seus colegas levantaram a hipótese de que as montanhas – como edifícios altos, pontes e outras grandes estruturas – também vibram em ressonâncias previsíveis com base em sua forma topográfica.

Mas ao contrário do mundo da engenharia civil, no qual se pode testar quais frequências são ressonantes colocando grandes vibradores na estrutura ou esperando que os veículos passem por cima deles, seria impraticável excitar algo tão grande quanto uma montanha.

Em vez disso, Moore e sua equipe internacional de colaboradores procuraram medir os efeitos da atividade sísmica do ambiente em talvez uma das montanhas mais extremas: o Matterhorn.

Os pesquisadores colocaram todos os tipos de sensores no Matterhorn. Aqui, Jan Beutel é visto durante o trabalho de manutenção na rede de sensores PermaSense, que constantemente transmite dados sobre a condição de rochas íngremes, permafrost e clima.

Localizado na fronteira da Itália e da Suíça nos Alpes, o Matterhorn em forma de pirâmide é a montanha mais fotografada do mundo . Ele se eleva a quase 15.000 pés (4.500 metros) de altitude, e suas quatro faces estão voltadas para as direções cardeais.

Os pesquisadores subiram de helicóptero o Matterhorn para montar um sismômetro movido a energia solar aproximadamente do tamanho de uma "grande xícara de café" no cume. Outro foi colocado sob as tábuas de uma cabana algumas centenas de metros abaixo do pico, e um terceiro foi colocado no sopé da montanha como referência, diz Samuel Weber , pesquisador do Instituto WSL para Pesquisa de Neve e Avalanche na Suíça e o autor principal do estudo.

Os sismógrafos registravam continuamente os movimentos e permitiam que a equipe extraísse a frequência e a direção da ressonância.

Os movimentos são pequenos, da ordem de nanômetros na linha de base a milímetros durante um terremoto, diz Moore. "Mas é muito real. Está sempre acontecendo."

As medições mostraram que o Matterhorn oscila consistentemente na direção norte-sul com uma frequência de 0,42 hertz, ou um pouco menos de uma vez a cada dois segundos, e na direção leste-oeste com uma frequência semelhante.

Comparando o movimento no topo da montanha com as medidas do sismômetro de referência em sua base, os pesquisadores descobriram que o cume estava se movendo muito mais do que a base.

"Foi bastante surpreendente que medimos o movimento no cume, que era até 14 vezes mais forte do que próximo à montanha", diz Weber.

Os pesquisadores também fizeram medições em Grosser Mythen , uma montanha suíça de forma semelhante (embora menor), e encontraram ressonância semelhante.

"Acho que é uma combinação inteligente de escolhas em termos do local ser tão icônico e da colocação cuidadosa dos instrumentos", diz David Wald , sismólogo do US Geological Survey que não esteve envolvido no estudo. Escolher uma montanha lisa como o Matterhorn também removeu os problemas trazidos pelo solo e sedimentos, o que teria acrescentado outra camada de complexidade à medição do movimento.

Esta animação mostra um campo de deformação do modo 1 simulado (altamente exagerado) do Matterhorn a 0,43 Hz; o mapa colorido mostra os deslocamentos modais relativos.

O que faz as montanhas zumbirem

As vibrações da linha de base de montanhas como o Matterhorn são causadas pelo zumbido da energia sísmica.

“Muito disso vem de terremotos em todo o mundo, e terremotos realmente distantes são capazes de propagar energia e baixas frequências”, diz Moore. "Eles apenas dão voltas ao redor do mundo constantemente."

Mas os dados também apontavam para outra fonte inesperada: os oceanos.

As ondas oceânicas que se movem pelo fundo do mar criam um fundo contínuo de oscilações sísmicas, conhecido como microssismo , que pode ser medido em todo o mundo, diz Moore. Curiosamente, o microssismo tinha uma frequência semelhante à ressonância do Matterhorn.

"Então o interessante foi que há... alguma conexão entre os oceanos do mundo e a excitação desta montanha", diz Moore.

A pesquisa tem aplicações práticas para entender como os terremotos podem afetar montanhas íngremes, onde deslizamentos de terra e avalanches são uma preocupação constante.

Mas também traz à vida uma nova maneira de apreciar o Matterhorn e todas as outras montanhas balançando em seu próprio caminho ao som de uma música escondida nas profundezas da Terra.

"Você chega a uma dessas formas de relevo com a ideia de que está tentando capturar algo oculto, algo novo e desconhecido", diz Moore. "Na verdade, é muito divertido porque faz você se sentar em silêncio e pensar na montanha de uma maneira diferente."

Richard Sima é um escritor de ciência baseado em Baltimore, Maryland. Ele tem um Ph.D. em neurociência pela Johns Hopkins University e graduação em neurobiologia pela Harvard College.

Este artigo é republicado da Eos sob uma licença Creative Commons. Você pode encontrar o artigo original aqui .

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