doi.org/10.1093/gji/ggad442
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#Crosta
Uma nova técnica computacional desenvolvida permite o uso de tecnologias de mapeamento de superfície como GPS para analisar estruturas geológicas subterrâneas.
Este método, denominado imagem de deformação, oferece informações sobre a rigidez da crosta e do manto terrestre, melhorando a nossa compreensão de processos geológicos como terremotos.
A técnica já forneceu uma visão detalhada das áreas subterrâneas durante o terremoto de Tohoku em 2011 e tem potencial para aplicações futuras generalizadas com dados de satélite.
Nova técnica de imagem geológica
A tecnologia de mapeamento de superfície, como GPS, radar e varredura a laser, tem sido usada há muito tempo para medir características da superfície da Terra.
Agora, uma nova técnica computacional desenvolvida na Universidade do Texas em Austin está permitindo que os cientistas usem essas tecnologias para observar o interior do planeta.
Vantagens da imagem de deformação
A nova técnica, descrita pelos pesquisadores como imagem de deformação, fornece resultados comparáveis às imagens sísmicas, mas oferece informações diretas sobre a rigidez da crosta e do manto do planeta.
Esta propriedade é essencial para a compreensão de como funcionam os terremotos e outros processos geológicos em grande escala, disse Simone Puel, que desenvolveu o método para um projeto de pesquisa no Instituto de Geofísica da Universidade do Texas enquanto cursava pós-graduação na Escola de Geociências da UT Jackson.
As propriedades dos materiais, como a rigidez, são críticas para a compreensão dos diferentes processos que ocorrem em uma zona de subducção ou na ciência dos terremotos em geral, – disse Puel.
Quando combinada com outras técnicas como sísmica, eletromagnética ou gravitacional, deveria ser possível produzir um modelo mecânico muito mais abrangente de um terremoto de uma forma que nunca foi feita antes.-
Aplicação e metodologia inovadoras
Puel, que agora é pós-doutorado no Instituto de Tecnologia da Califórnia, publicou a teoria por trás de seu método no início deste ano.
Um estudo recente publicado em junho na Science Advances mostra isso em ação.
Ele usou dados de GPS registrados durante o terremoto Tohoku no Japão em 2011 para obter imagens do subsolo até cerca de 100 quilômetros abaixo do solo.
A imagem revelou as placas tectônicas e o sistema vulcânico abaixo da porção japonesa do Anel de Fogo do Pacífico, incluindo uma área de baixa rigidez que se acredita ser um reservatório profundo de magma que alimenta o sistema – a primeira vez que tal reservatório foi detectado usando apenas informações de superfície.
O método baseia-se no fato de que a crosta terrestre é uma mistura de material rochoso com diferentes propriedades elásticas.
Algumas partes são mais flexíveis e outras são mais rígidas.
Isso faz com que a crosta se contraia e se expanda de maneira desigual.
Durante um terremoto, por exemplo, a Terra vibra de uma forma que reflete sua composição, deixando a superfície deformada de maneiras reveladoras.
Para transformar esta deformação irregular numa imagem do subsolo, os investigadores construíram um modelo computacional que trata a Terra como se fosse um material elástico simplificado, ao mesmo tempo que permite que a sua resistência elástica varie em três dimensões.
O modelo então calculou a rigidez do subsolo com base no quanto os sensores GPS se moveram entre si durante o terremoto.
O resultado é uma imagem 3D do interior da Terra baseada nas mudanças na superfície.
Existem algumas ressalvas.
Apesar do modelo gerar uma rede de 12,5 milhões de pontos de dados, a imagem não é tão nítida quanto a tomografia sísmica, a forma mais comum de obter imagens do interior da Terra.
No entanto, mede diretamente a rigidez, uma medida importante para a construção de modelos mais sofisticados da Terra.
Aplicações e Implicações Futuras
Outra vantagem é que o novo método pode utilizar medições feitas por satélites.
Isso inclui a próxima espaçonave NISAR da NASA, uma missão conjunta com a Organização Indiana de Pesquisa Espacial que mapeará o globo inteiro em altíssima resolução a cada 12 dias.
Usando a nova técnica, o NISAR poderia oferecer informações importantes sobre algumas das regiões geologicamente mais perigosas do mundo, disse o co-autor do estudo Thorsten Becker, professor da Jackson School.
Ao mapear continuamente a superfície da Terra, o satélite permitirá aos cientistas acompanhar as mudanças estruturais nas falhas sísmicas à medida que progridem no ciclo sísmico.
O coautor Omar Ghattas, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da UT Walker e do Instituto de Engenharia e Ciências Computacionais da UT Oden, disse que o novo método pode ser um passo importante para a construção de gêmeos digitais da Terra.
Esses modelos computacionais complexos melhoram-se continuamente, identificando onde fazer novas observações e, em seguida, assimilando os novos dados.
À medida que os modelos melhoram, à medida que os dados são mais ricos e mais informativos, talvez possamos chegar ao ponto em que possamos começar a dizer algo sobre a previsibilidade dos terremotos, disse ele.
Publicado em 07/07/2024 17h37
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