Madeira e carvão são bons modelos em escala para o estudo de terremotos

Photobucket

Traduzido de: Wood And Charcoal Cut Earthquake Research Down To Size

Crédito da Imagem: Zyan via flickr | http://bit.ly/1Jng6al
Informações sobre direitos: http://bit.ly/NL51dk
Produtos de madeira podem se comportar como mini-terremotos.
Original publicado pelo ISNS em 17/07/2015
AutorBy: Michael Greshko, Contribuidor do ISNS.

(Inside Science) — As mesmas regras que governam o rangido de um piso de tábuas corridas ou os estalos de uma pilha de carvão seco, podem ser aquelas que governam as fraturas da crosta terrestre durante um terremoto. Dois estudos recentes, publicados em Physical Review Letters descobriram que todos esses eventos de estresse partilham os mesmos padrões matemáticos.

As descobertas podem ajudar a modelagem de terremotos e, talvez, permitir que pesquisadores no futuro possam replicar o “big one” em um computador pessoal.

Há muito tempo os sismologistas sabem que as relações entre os tamanhos e as frequências dos terremotos podem ser descritas pela matemática. Entretanto, mesmo após décadas de estudos, eles não são capazes de descrever quais processos físicos estão subjacentes a essas tendências.

Experimentos em escala reduzida demonstraram que os terremotos não podem ser inteiramente explicados pela fricção de rochas individuais. Comprima e faça romper uma rocha, como se ela estivesse a doze quilômetros de profundidade durante um terremoto e ela vai reagir de maneira extremamente violenta – tão violenta que, se a escala for ampliada para a de um terremoto, ela iria “literalmente arrancar sua cabeça enfiando suas pernas nela”, disse Thomas Heaton, um sismologista do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Passadena. Algo torna os terremotos mais “suaves” do que a soma de suas partes – um persistente “paradoxo de estresse” que vem assolando a sismologia pelos últimos quarenta anos.

Para ajudar a responder essas questões irritantes, os cientistas têm procurado por sistemas de escala reduzida que possam imitar de maneira realística as revoluções intestinas da crosta terrestre em laboratóio. A ideia geral é que estresse é estresse e todos os materiais têm alguma maneira de se deformar para compensá-lo – o que inclui o carvão, como Haroldo Ribeiro¹, um físico da Universidade Estadual de Maringá, PR, Brasil, descobriu em seu estudo, publicado em 7 de julho.

Por incrível que pareça, tudo começou com um churrasco. Ribeiro percebeu que a prática comum de regar os tocos de carvão com álcool dava ao carvão uma carga elástica. O líquido evapora em taxas diferentes dentro e fora dos carvões, fazendo com que as pressões e estresses se acumulassem. À medida em que os carvões secavam, produziamm ruídos audíveis e Ribeiro começou a gravar essas “emissões acústicas” com um microfone.

Os padrões matemáticos que ele encontrou em suas gravações, reproduziam os padrões que haviam sido descobertos em terremotos. Em 1894, Fusakichi Omori, um pesquisador da Universidade Imperal de Tóquio, mostrou que o número de réplicas – os tremores que se seguem a um terremoto, às vezes mais suaves, outras menos – decaem de maneira previsível após o primeiro e maior tremor. Se ocorrerem 120 réplicas no primeiro dia após o terremoto, então haverá cerca de 60 no segundo dia e 40 no terceiro. Os “cracks” do carvão eram consistentes com a lei de Omon.

Separadamente, a frequência relativa entre os pipocos maiores e menores do carvão seguiam um padrão ordenado consistente com outro padrão de terremoto descoberto nos anos 1950 por Beno Gutenberg e Charles Francis Richter, sismologistas do Instituto de Tecnologia da Calfórnia. A lei de Gutenberg-Richter diz que terremotos 10 vezes mais poderosos do que um dado terremoto, ocorrem 10  vezes menos frequentemente.

E quando os “cracks” no carvão eram suficientemente grandes, suas maiores réplicas ficaram em niveis de energia cerca de 16 vezes mais fracos do que os iniciais. Exatamente como uma réplica de um terremoto real, tal como descoberto pelo sismologista sueco Markus Båth também nos anos 1950.

“A Terra não é tão diferente de um toco de carvão nesse particular”, diz Ribeiro. “Há a tensão, há os ‘cracks’ – de forma que é algo de se esperar”.

A 13 mil quilômetros de distância, perto de Helsinki, Finlândia, o físico Mikko Alava da Universdade de Helsinki e sua equipe de pesquisa trabalhavam em um problema semelhante. Como a madeira dobra e se quebra quando é comprimida? Eles examinaram os sons produzidos pela madeira quando colocada sob estresse.

“É um fatro conheicdo que a madeira estala quando se anda sobre um piso de tábuas ou se senta em uma cadeira”, diz Alava, “mas sempre ficou a questão: o que pode realmente afirmar no fim das contas?”

A equipe de Alava comprimiu blocos de pinho em tornos. Um microfone gravou cada gemido e estalo dos blocos, enquanto câmeras registravam sinais de estresse em suas superfícies. Embora a madeira parecesse se dobrar suavemente, as medições revelaram que ela na verdade reagia ao estresse em espasmos puntuais e intensos, tal como ocorre em avalanches e terremotos. Os “madeiremotos”, da mesma forma que os estalos dos carvões de Ribeiro, também seguiam as leis de Gutenberg-Richter e de Omori. A Physical Review Letters publicará o estudo de Alava em 20 de julho.

O fato de que materiais tão diferentes como o quebradiço carvão e a flexível madeira compartilhem reações similares ao estresse, segundo o físico da Univesidade de Cornell, James Sethna, nos diz que não devemos nos preocupar com “o que acontece ao nível das células da madeira ou ao nível de pedregulhos na falha sísmica”. Ao inves disso, deveríamos nos preocupar mais com o comportamento desses materiais em larga escala, por exemplo como eles, como um todo, lidam com os estresses na ponta de uma rachadura. O que faz com que uma pequena rachadura se torne uma rachadura de tamanho médio? E como rachaduras médias se transformam em grandes rachaduras?

Ribiero e Alava disseram estar planejando futuros estudos sobre a física universal das rachaduras, o que pode nos ajudar a compreender com perturbar uma área propensa a tremores de terra – quem sabe bombeando água em uma zona de fratura – e os impactos que isso pode ter na atividade sísmica. No entanto predizer exatamente quando e onde vai acontecer um grande terremoto vai continuar sendo cabulosamente difícil. É a mesma coisa que saber quantos gols o artilheiro do campeonato já fez em cada partida e predizer quando ele fará o próximo…


Michael Greshko é um escritor de ciências de Washington, D.C. que já escreveu para NOVA Next, the National Academies e para o NYTimes.com, entre outros. Seu Tweeter é @michaelgreshko.


Nota do Traduor:
1 – O nome correto é Haroldo Ribeiro e não “Ribiero” como grafado no original em inglês. Para sanar dúvidas, siga o link para o estudo.

As pequenas colisões dão energia às tempestades de poeira

Photobucket

Crédito da imagemt: squeaks2569 via flickr | http://bit.ly/133kwVc
Informações sobre direitos: http://bit.ly/c34Awz

08 de agosto de 2013
Por: Sophie Bushwick, Contribuidora do ISNS
(ISNS) – Tempestades de poeira podem varrer milhões de toneladas de solo e mandar o turbilhão de poeira a milhares de quilômetros de distância. Muito embora essas tempestades pareçam ser enormemente poderosas, parte de sua força na verdade deriva da fonte mais aparentemente insignificante: as colisões em pleno ar entre os grãos de poeira ou areia.
Quando as partículas em suspensão no ar se chocam contra o chão durante uma tempestade de poeira, elas lançam as partículas que repousavam no solo, para atmosfera, da mesma forma que uma ventania recolhe as gotículas d’água de um lago. Este processo, chamado saltação, carrega ainda mais poeira e debris para a atmosfera. Algumas dessas partículas vão voar como saltons, enquanto que as assim chamadas reptons caem de volta e se assentam sobre o solo.
Porém um novo estudo publicado na Physical Review Letters sugere que o destino de uma partícula depende de mais fatores do que estes derrame sobre o solo. Uma colisão em pleno ar pode modificar o comportamento individual de uma partícula — e o movimento da tempestade como um todo.
Para examinar os efeitos dessas colisões, uma equipe internacional de pesquisadores criou um modelo tri-dimensional de computação que incorpora o comportamento de partículas individuais durante uma tempestade de poeira, dando a cada partícula o tamanho aproximado de um grão de areia.
Quando os cientistas mandavam sua simulação ignorar essas colisões em pleno ar, o fluxo da tampestade ficava três vezes mais fraco do que quando o computador levava em conta essas colisões. Isso soa meio contra-intuitivo — seria de se esperar que ir de encontro a um obstáculo fosse encurtar a trajetória de uma partícula, não aumentá-la. No entanto, as colisões em pleno ar podem criar mais saltons que voam mais alto, o que acrescenta mais poeira à tempestade.
“Os saltons passam a maior parte do tempo no ar e, por causa disso, ganham mais velocidade graças às interações com os ventos”, explica o co-autor Nuno Araújo do Instituto de Materiais de Construção de Zurique. “Assim, quando eles colidem com o chão, causam um efeito splash maior”.
Claramente, os saltons podem contribuir para a intensidade de uma tempestade. Porém sua criação depende de colisões com o chão, não com outras partículas em suspensão no ar, ao menos de acordo com o modelo original. O novo estudo afirma que esse quadro está errado. Para começo de conversa, os reptons se dividem em duas categorias distintas: os rastejantes que mantêm o contato com o chão, e os saltadores que dão pequenos saltos sobre a superfície.
“Quando os saltons tentam voltar e tocar o chão, eles colidem com esses saltadores”, explana Araújo. “Em vez de caírem direto no chão, eles tocam um e tocam outro. O que estamos explicando agora é que esses saltons são criados devido ao histórico de colisões que eles têm em pleno ar, não durante o splash. Na maioria das vezes, é quando estão no meio do salto que os saltadores colidem com outras partículas e se tornam saltons”.
Além de poder incluir ou excluir as colisões em pleno ar em suas tempestades de poeira, os pesquisadores também podiam alterar várias propriedades de suas partículas simuladas. Isto os ajudou a encontrar os fatores que maximizariam o fluxo de debris voadores.
Os cientistas descobriram que uma tempestade fica mais forte quando for feita do tipo de partículas que percam cerca de 30% de sua energia cinética em uma colisão. E – surpresa!… – grãos de areia preenchem estes requisitos.
A areia é o material perfeito para aumentar a intensidade de uma tempestade de poeira, o que explica por que as tempestades de areia podem ser tão destrutivas. Além de jogarem o solo de um lado para o outro, tempestades de poeira e areia contribuem para a erosão, danos a obras humanas e uma pletora de problemas de saúde, desde asma até os fungos aeromóveis que causam a febre do vale de San Joaquin.
Para se preparar adequadamente para essas tempestades e, quem sabe, impedir que a poeira se torne voadora, para começar, os cientistas precisam fazer modelos de tempestades de poeira tão acurados quanto possível. “Não se pode começar observando um modelo e identificar exatamente quais serão os locais de onde a poeira pode subir”, afirma William Sprigg, da Universidade do Arizona em Tucson.
Uma vez que os pesquisadores saibam a fonte da poeira, eles podem tentar mantê-la no chão, usando vários métodos, desde a proibição de veículos recreacionais, o que permite que a área mantenha uma crosta firme, até a mais trabalhosa colocação de redes com sementes, o que criaria uma vegetação de superfície para manter o solo fixo.
Embora a incorporação do novo estudo possa acrescentar novas informações para os modelos de tempestades de poeira, alguns deles já provaram sua capacidade. Por exemplo, o Dust REgional Atmosphere Model, (DREAM = Modelo Regional de Poeira) da Universidade do Arizona, desenvolvido por Slobodan Nickovic. Em julho de 2011, o DREAM previu a massiva tempestade de poeira que engolfou a cidade de Phoenix, Arizona.
Tal como descreve Sprigg, “Essa poeira tem quilômetros de altura, cerca de 60 km de profundidade. E nosso modelo se saiu muito bem na previsão do que essa tempestade iria se tornar com dois dias de antecedência”.
E enquanto as novas informações sobre as colisões em pleno ar podem auxiliar os sistemas de previsão de tempestades de poeira, também tem outras aplicações. Afinal, a saltação não afeta apenas a formação de tempestades de poeira, ela também contribui para a movimentação dos solos dos desertos.
Como explica Araújo, “Esta mudança de comportamento no transporte em massa pode modificar o que sabemos acerca da formação e evolução das dunas”.

Sophie Bushwick é uma escritora de ciências freelance da cidade de Nova York. Seus trabalhos já foram publicados em vários meios de comunicação impressos e online.

 

A prata da casa


[ Traduzido de: Silver Tells a Story of Early Earth: Water
Here Since Planet’s Very Early Days
]

Pequenas variações na composição da prata indicam que a água estava presente entre os primeiros materiais que constituiram a Terra

Illustration of ocean and islands in early Earth.

A água pode ter estado presente desde muito cedo na história de nosso planeta.
Crédito e imagem ampliada

13 de maio de 2010

Pequenas variações nas proporções dos isótopos de prata nos meteoritos e nas rochas terrestres estão ajudando os cientistas a montar um cronograma de como nosso planeta foi montado, começando a 4.568 bilhões de anos atrás.

Os resultados de um novo estudo financiado pela Fundação Nacional de Ciências (NSF) e publicado na edição desta semana da Science,
indicam que a água e outros voláteis fundamentais podem ter estado presente em ao menos alguns dos blocos de montagem iniciais que vieram a se tornar a Terra, ao invés de terem sido adquiridos posteriormente de cometas, como alguns cientistas sugeriram.

“Esses resultados tem implicações significativas para nossa compreensão dos processos que acompanharam a acreção e a formação da proto-Terra, e das maneiras pelas quais materiais ricos em voláteis, tais como a água, fora adquiridos”, diz Stephen Harlan, diretor de programa da Divisão de Ciências da Terra da NSF. “A água pode ter estado presente desde muito cedo na história de nosso planeta”.

Comparada ao sistema solar como um todo, a Terra é pobre em elementos voláteis, tais como hidrogênio carbono e nitrogênio, que provavelmente jamais conseguiram se condensar na parte interna, mais quente, do sistema solar.

A Terra também é pobre em elementos moderadamente voláteis, tais como a prata.

“Uma importante questão na formação da Terra é quando esse empobrecimento começou”, diz o co-autor do artigo Richard Carlson do Instituo Carnegie de Ciências em Washington, D.C. “É aí que os isótopos de prata podem realmente ajudar”.

A prata tem dois isótopos estáveis, um dos quais, a prata-107, foi produzido nos primórdios do sistema solar pelo rápido decaimento radiativo do paládio-107.

O paládio-107 é tão instável que virtualmente todo ele decaiu nos primeiros 30 milhões de anos da história do sistema solar.

A prata e o paládio tem diferentes propriedades químicas.

A prata é o mais volátil dos dois, enquanto que o paládio se liga mais facilmente com o ferro.

Essas diferenças permitiram que os pesquisadores do Carnegie – inclusive a autora principal Maria Schönbächler (antigamente pesquisadora do Carnegie e atualmente na Univesidade de Manchester), Erik Hauri, Mary Horan e Tim
Mock  – usassem as proporções de isótopos nos meteoritos primitivos e nas rochas do manto terrestre para estabelecer a história dos voláteis da Terra com relação à formação de seu núcleo de ferro. 

Outros indícios fornecidos pelos isótopos de háfnio e tungstênio indicam que o núcleo do planeta se formou entre 30 e 100 milhões de anos após a origem do sistema solar.

“Descobrimos que as proporções de isótopos nas rochas do manto da Terra casam exatamente com as dos meteoritos primitivos”, diz Carlson.

“Porém esses meteoritos tem composições muito ricas em voláteis, diferentemente da Terra que é pobre em voláteis”.

Photo of silver.

Pequenas variações na prata estão dando aos cientistas um novo cronograma de formação da Terra.
Crédito e imagem ampliada

Os isótopos de prata também apresentavam outro enigma, indicando que o núcleo da Terra teria se formado entre cinco e dez milhões de anos após a origem do sistema solar, muito mais cedo do que os resultados obtidos a partir do háfnio-tungstênio.

O grupo concluiu que essas observações contraditórias poderiam ser reconciliadas se a Terra tivesse acrescido material pobre em voláteis, até alcançar cerca de 85% de sua massa final, e então acrescido material rico em voláteis nos estágios finais de sua formação, cerca de 26 milhões de anos depois da origem do sistema solar.

A adição de material rico em voláteis pode ter acontecido em um único evento, talvez a colisão entre a proto-Terra e um objeto do tamanho de Marte que se acredita ter ejetado para a órbita da Terra o material suficiente para formar a Lua.

Os resultados desse estudo apoiam um modelo já com 30 anos de crescimento planetário chamado de “acreção heterogênea” que propõe que a composição dos blocos de montagem da Terra mudaram durante o processo de acreção do planeta.

Carlson acrescenta que isso implicaria na necessidade de acreção de uma quantidade muito pequena de materiais ricos em voláteis, similares a meteoritos, durante as fases finais de acreção da Terra, para explicar todos os voláteis, inclusive a água, presentes hoje na Terra.

Este trabalho também contou com o apoio da Instituição Carnegie de Ciências.


Chicxulub revisitada

Livremente traduzido de: Revisiting Chicxulub

Uma análise ampliada dos indícios de que o impacto de um meteoro causou a extinção do dinossauros

An artist's rendering of the moment of impact at the end of the Cretaceous.

Concepção artística do momento do impacto no final do Cretáceo.
Crédito e imagem ampliada

4 de março de 2010

Por décadas, os cientistas vem acumulando conjuntos cada vez maiores de dados que indicam que uma enorme rocha vinda do espaço caiu no oceano ao largo da Península de Yucatan, há mais de 65 milhões de anos, o que resultou na Extinção Cretáceo-Paleogeno (K-Pl, mais conhecida como Extinção K-T).

Pesquisas recente, financiadas em parte pela Fundação Nacional de Ciências (NSF), sugeriam que o impacto devia ter ocorrido 300.000 anos antes da extinção K-Pl e que uma outra causa – talvez um segundo impacto, ou uma longa atividade vulcânica na região do Decão, na atual Índia – levou à extinção de várias espécies de plantas e animais.

Agora uma equipe multidisciplinar de 41 cientistas de 12 nações, igualmente financiada em parte pela NSF, preparou um novi artigo para contestar especificamente as alternativas vulcânica e segundo-impacto, uma revisão abrangente das várias linhas de indícios por todo o mundo que relaciona um único impacto no que atualmente é Chicxulub, México, à sequência de eventos e a amplitude da extinção K-Pl.

Os pesquisadores, liderados por Peter Schulte da Universidade de Erlangen-Nuremburg, apresenta suas descobertas na edição de 5 de maio de 2010 da Science.

“Nós achamos importante apresentar os abundantes dados agora disponíveis sobre a notável e exata correlação entre o impacto no Yucatan e o evento de extinção na fronteira K-Pl”, declarou o geofísico Sean Gulick da Universidade do Texas, um dos autores do artigo.

Uma coisa não está em discussão: o final do Cretáceo, há 65,5 milhões de anos, foi marcado por uma das extinções em massa mais devastadoras que nosso planeta já enfrentou. As vítimas mais famosas foram os dinossauros (não obstante seus parentes aves), mas o evento também presenciou o fim de todos os répteis voadores, a maior parte dos réteis marinhos, mais de metade das plantas e insetos terrestres e uma pletora de outros organismos terrestres e marinhos – 50 a 70% de todas as espécies da Terra.

The K-Pg boundary as exposed along the side of Interstate 25 near Raton
Pass in southern Colorado.

A Fronteira K-Pl exposta na borda da rodovia interestadual 25 perto do Passo Raton no Sul do Colorado
Crédito e imagem ampliada

Como em todas as extinções em massa, os paleontologistas por muito tempo se perguntaram por que tantos organismos desapareceram tão rapidamente. A causa, ou causas, teria que influenciar uma grande fatia do planeta, na terra e no mar, e teria que apresentar reflexos no registro geológico.

Como lembra o novo artigo na Science, um dos argumentos chave para o impacto é uma bem estudada camada de argila que aparece em sítios de fronteira K-Pl por todo o mundo, usualmente associada com silicatos vitrificados, minerais e outras substâncias típicos de impactos de meteoritos. Os autores sublinham que a espessura da camada e a abundância de materiais de impacto aumentam sistematicamente com a aproximação à cratera de Chicxulub.

Até 1980, nenhum dos sítios de fronteira K-Pl era relacionado com um impacto. Foi somente quando o físico Luis Alvarez e seu filho, o geólogo Walter Alvarez, examinaram mais detidamente uma incomum camada de argila de sedimentos na fronteira K-Pl na Itália que os pesquisdores perceberam que sua origem poderia ser extra-terrestre.

Dentro da camada – que o artigo atual relaciona com ao menos 350 outros sítios por todo o mundo – os pesquisadores encontraram altos níveis de irídio. Este elemento pesado não é normalmente encontrado em altas concentrações na superfície da Tera, mas é altamente concentrado em vários materiais do sistema solar, tais como asteróides e cometas.

A three-dimensional Bouguer gravity map of the Chicxulub Crater.

Um mapa Bouguer gravitacional em três dimensões da cratera de Chicxulub.
Crédito e imagem ampliada

Desde a descoberta inicial, noovos estudos realizados por várias equipes – algumas delas com representantes no artigo da Science – descobriram mais indícios do impacto na argila, inclusive esférulas de vidro alterado e minerais de impacto.

“Esta camada de argila – com indícios de um impacto em sua origem – é encontrada em qualquer sítio bem preservado de fronteira K-Pl no mundo, o que mostra um evento realmente em escala global”, acrescenta Gulick.

Outros estudos adicionais, tanto no campo como em simulações em laboratório e modelos, levaram a um  crescente consenso em favor da hipótese do impacto. Em seu formato atual, ela diz que a extinção resultou da colisão de um pedregulho espacial com mais ou menos 10 km de diâmetro com rochas icas em carbono e enxofre abaixo de onde atualmente fica Chicxulub, México, criando uma cratera de mais de 180 km de diâmetro, tsunamis, terremotos e incêndios na região, uma extensa (porém não total) escuridão, temperaturas congelantes e chuva ácida.

“O evento do impacto criou um tsunami várias vezes maior do que a onda que atingiu o Oceano Índico em 26 de dezembro de 2004”, declarou o geólogo marítimo Tim Bralower
da Penn State University, outro dos autores do artigo. “Essas ondas causaram uma destruição em massa no leito do oceano, onde as várias camadas de sedimentos representam a deposição do material resultante, misturado com areia e silte, por ondas e correntes por um período de dias após o impacto. Na medida em que os níveis de energia diminuiam gradualmente, os materiais que se depositavam ficavam mais finos”.

Scanning electron micrographs of late Paleocene nannoplankton.

Escaneamento de nanoplancton do final do Paleoceno.
Crédito e imagem ampliada

Em alguns sítios próximos da área do impacto, em torno do Golfo do México e do Mar do Caibe, existem duas camadas com esférulas, por vezes separadas por sedimentos com um metro de espessura, e algo das recentes controvérsias decorre dessa aparente dualidade. A camada inferior consiste de partículas mais grossas, inclusive esférulas e minerais de choque, e a camada superior consiste de partículas mais finas e tem um maior conteúdo de irídio.

“Realtos de vários horizontes com elevadas concentrações de irídio razoavelmente próximas à cratera de Chicxulub levaram a muita confusão e à sugestão de vários impactos”, diz o co-autor Greg Ravizza, geólogo marítimo e ambiental da Universidade do Hawaii em Manoa. “Um ponto chave que não pode ser ignorado é que os dados de vários sítios longe da cratera de Chicxulub não dão qualquer indício de vários impactos grandes. Esse detalhe dá um forte apoio à cuidadosa síntese estratigráfica em nosso artigo que demonstra o caráter muito complexo e frequentemente perturbado das seções mais próximas à cratera de Chicxulub”.

Os auotres finalisam o artigo, discutindo a velocidade e a escala com as quais o impacto afetou os sistemas vivos, particularmente com relação à velocidade e à escala da atividade vulcânica. 

Um impacto do tamanho do evento de Chicxulub liberaria grandes quantidades de água, poeira e gases na atmosfera, modiificando o clima temporariamente. Embora a poeira somente não fosse capaz de causar um inverno global, aerossóis de carbonatos e fuligem podem ter amplificado os efeitos congelantes do impacto.

A diorama of a Cretaceous Creekbed.

Um diorama do leito de um arroio no Cretáceo.
Crédito e imagem ampliada

Estimadas 100 a 500 gigatons (milhões de toneladas) de enxofre foram também liberadas, contribuindo com devastadoras chuvas ácidas sobre as terras eoceanos, e produzindo aerossóis de sulfatos que podem ter esfriado ainda mais a Terra por vários anos.

Uma vez que as temperaturas das profundezas dos oceanos ficaram grandemente intactas, os pesquisadores sugerem que o clima pode ter se recuperado relativamente rápido. Uma tal transição breve ficaria em oposto ao influxo por centenas de anos de material para a atmosfera que resultaria de atividade vulcânica. A despeito da enormidade das crateras do Decão, a liberação de enxofre, por exemplo, poderia não passar de 1 gigaton em um ano..

No ritmo mais lento do vulcanismo, os organismos teriam mais tempo para reagir e as mudanças climáticas poderiam ter chegado perto de um aquecimento de 2º Celsius, ao contrário de um resfriamento.

“O impacto em Chicxulub foi uma perturbação extremamente rápida nos ecossistemas da Terra, em uma escala maior do que qualquer evento vulcânico em qualquer época, ou mesmo qualquer outro evento de impacto conhecido desde que a vida se frimou na Terra”, acrescenta Gulick. “O ritmo de mudanças e a escala dos efeitos foram claramente a causa da extinção em massa no final do Cretáceo”.

Além disso, a fronteira entre o fim do Cretáceo e o início do Paleogeno é marcado por claras mudanças nas plantas e animais existentes, uma mudança que não é gradual. Espécies ao redor do mundo ou desapareceram, ou apresentaram grandes e abundantes mudanças.

A escuridão teria afetado seriamente a fotossíntese para os micro-organismos oceânicos, eliminando a base de várias cadeias alimentares. Como resultado, o registro geológico exibe uma extinção preferencial de organismos em cadeias alimentares que dependiam de plâncton como fonte de alimento, e uma preferência na sobrevivência em cadeias alimentares que se baseavam em detritos e matéria em decomposição. Muitos dos organismos que sobreviveram eram também menores, o que indica que a sobrevivência era função da capacidade de sobreviver com recursos limitados.

A skull of Triceratops collected in a Denver suburb in 2004.

Um crânio de Triceratops coletado em um subúrbio de Denver em 2004.
Crédito e imagem ampliada

“Como aconteceu no oceano, ecossistemas em terra exibem o mesmo padrão de maior impacto em cadeias alimentares dependentes de plantas vivas”, declara o paleobotânico Kirk Johnson do Museu de Natureza & Ciência de Denver, outro autor do artigo. “Todos os grandes animais terrestres pereceram. Os sobreviventes incluiam grupos de animais que viviam em rios, riachos e lagos, ou que eram pequenos ou viviam em tocas. As florestas foram destruídas em escala global e as primeiras paisagens do Paleogeno eram cobertas por samambaiaias, um tipo de planta que cresce diretamente de esporos – ao contrário de coníferas e plantas florescentes que precisam de polen para interagir com outra planta viva para reprodução”.

Por todos os ecossistemas, o Paleogeno também é a marca de uma rápida irradiação de novas espécies que preenchem nichos ecológicos vazios, um processo que seria improvável em sequência a uma extinção mais gradual. Um tal indício biológico, asseguram os autores, se ajusta perfeitamente a um cenário de impacto, corroborando os indícios do registro biológico.

“Eu penso que é provável que o vulcanismo no Decão tenha tido um efeito global sobre o clima da Terra, porém centenas de milhares de anos antes da extinção em massa do final do Cretáceo”, acrescenta Ravizza. “Faltam os indícios claros que demonstrem a ocorrência de vulcanismo massivo bem no horizonte da extinção em massa. Embora essa correlação seja tentadora, os dados existentes que restringem o timing e a duração do vulcanismo, simplesmente não apoiam a ideia”.

<i>Edmontosaurus</i>, a duck-billed dinosaur, from
Dawson County Montana.

Edmontosaurus, um dinossauro de bico de pato, de Dawson County Montana.
Crédito e imagem ampliada

De acordo com os autores, nenhuma das teorias alternativas até agora propostas explica a distribuição global de indícios da extinção Cretáceo-Paleogeno, nem alguma delas apresenta mecanismos claros que pudessem levar a mudanças bióticas tão abruptas e completas.

“A correlação precisa entre esta enorme cratera de impacto com uma camada por todo o mundo de escombros de impacto – uma que repousa diretamente por cima do nível de extinção de plantas e animais terrestres e marinhos – é uma das descobertas mais fenomenais da história da Terra”, declara Johnson. “A ciência é complexa, mas a história é simples: um único impacto de um asteróide causou a extinção global da fronteira K-Pl”.


Terremoto no Haiti: pode não ter acabado ainda…

[ traduzido de:Scientists Return to Haiti to Assess Possibility of Another Major Quake ]

Geocientistas vão coletar dados cruciais para avaliação de possíveis riscos futuros

A GPS
receiver and antenna sit atop a roof in Port-au-Prince, Haiti.

Em uma foto anterior ao terremoto, um receptor e uma antena de GPS instalados na laje de um prédio em Port-au-Prince, Haiti.
Crédito e imagem ampliada

25 de janeiro de 2010

Uma equipe financiada pela National Science Foundation (NSF) está voltando ao Haiti esta semana para investigar a causa do terremoto de magnitude 7 lá ocorrido em 12 de janeiro.

Os geólogos vão coletar dados cruciais para avaliar se o terremoto pode desencadear outro evento grave a leste ou oeste da capital do Haiti, Port-au-Prince.

Eric Calais, um geofísico da Universidade Purdue que lidera a equipe, declarou que a maior parte das réplicas ocorrem no intervalo de semanas após o tremor iniicial e que a equipe precisa chegar urgentemente ao local para fazer uma avaliação detalhada, antes que as informações geológicas cruciais desapareçam.

,

Segundo Calais, “A questão principal é saber se, depois das pequenas réplicas, poderia estar a caminho um terremoto ainda maior. Existem diversos exemplos históricos de um terremoto inicial desencadear um ainda maior ao longo da mesma falha ou de falhas próximas. Estamos preocupados com a República Dominicana, porque nossos modelos preliminares mostram que a continuação da falah nessa área está sobrecarregada”.

O terremoto de 12 de janeiro causou danos no Haiti estimados em 200.000 mortos, 250.000 feridos e 1,5 milhão de desabrigados. Port-au-Prince sentiu uma réplica de magnitude 6 em 20 de janeiro.

Geophysicist Eric Calais holds a geodetic marker that tracks even
very small Earth movements.

O geofísico Eric Calais segura um marcador geodésico que rastreia até os menores movimentos da Terra.
Crédito e imagem ampliada

“Os dados de GPS e geológicos que essa equipe vai recolher, vão fornecer conhecimentos importantes para estabelecer a causa do terremoto de 12 de janeiro no Haiti”, declara Tim Killeen, diretor assistente da NSF para geociências, “e são essenciais para avaliar o potencial para a ocorrência de futuros terremotos na área de Port-au-Prince”.

O Serviço de Minas e Energia e a Agência de Defesa Civil do governo haitiano convidaram Calais e sua equipe a retornar ao país para examinar a falha e aconselhar as autoridades quando do início dos trabalhos de reconstrução.

“O governo precisa de aconselhamento científico para decidir o que fazer agora e no futuro, quando começarem a pensar em reconstrução”, confirma Calais. E prossegue:

“Nós sabemos como fazer os cálculos que servirãode base para predizer se a probabilidade de novos terremotos ao longo da falha aumentou, porém precisamos de informações que só podem ser obtidas no próprio local, mediante observações diretas e medições feitas diretamente no solo”.

Louis
Obenson of Haiti's Civil Protection Agency installs GPS equipment in
Port-au-Prince.

Louis Obenson da Agência de Defesa Civil do Haiti instala o equipamento GPS em Port-au-Prince.
Crédito e imagem ampliada

A equipe de pesquisas de Calais vinha rastreando o acúmulo de energia ao longo das falhas Setentrional e de Enriquillo na ilha Hispaniola, que abriga o Haiti e a República Dominicana, usando tecnologia do Global Positioning System (GPS).

A equipe estudou a área por cinco anos, usando 100 marcadores GPS. Em 2008, os pesquisadores alertaram para a probabilidade de ocorrência de um terremoto de magnitude 7,2 no Haiti e um de magnitude 7,5 na República Dominicana, em uma pesquisa financiada pela NSF.

Agora, a NSF alocou uma nova verba para a equipe para encontrar e mapear a área da falha onde ocorreu a ruptura, plotar novamente os marcadores GPS existentes e instalar 10 novos marcadores contínuos para monitorar as mudanças que ocorrerão nos anos vindouros, na medida em que a crosta terrestre se reajusta.

A equipe de pesquisas inclui ainda outros geocientistas: Andrew Freed e a estudante de pós-graduação Sarah Stamps, da Purdue; Paul Mann da Universidade do Texas em Austin; Glenn Mattioli da Universidade do Arkansas; Estelle Chaussard da Universidade de Miami; e Richard Koehler da Divisão do alaska do Serviço Geológico e Geofísico dos EUA.

In
Haiti, areas in red are closer to rupture; grey circles show the
locations of aftershocks.

Haiti: as áreas em vermelho são as mais próximas do ponto de ruptura; os círculos cinzentos marcam as réplicas.
Crédito e imagem ampliada

O apoio técnico para a operação é prestado pela UNAVCO, a estatal vinculada à NSF que opera o sistema GPS com base em Boulder, Colorado.

A partir das medições por GPS na superfície, a equipe pode estabelecer o que aconteceu ao longo da falha até sua profundidade máxima de 20 km no subsolo.

As medições precisas desses movimentos subterrâneos é crítica para a validação dos modelos de mudanças de estresse que podem indicar a probabilidade potencial – e a possível magnitude – de futuros terremotos, afirma Calais.

The
seismotectonic context of Earth's Caribbean tectonic plate is shown in this map.

Mapa com o ambiente sismo-tectônico da Placa Tectônica do Caribe.
Crédito e imagem ampliada

“Os estesses em mutação na crosta terrestre depois de um grande terremoto, podem atuar nos sentidos de travar ou de destravar outras falhas. Se uma falha estiver prestes a destravar e uma mudança no estresse aliviar ligeiramente a pressão, ela pode se romper e causar um terremoto”, explicou ele.

“Nós achamos que é isso que vem causando as réplicas que se concentram mais na extremidade oeste da área do epicentro, inclusive a recente réplica de magnitude 6”.

A equipe também vai colaborar com Falk Amelung e Timothy Dixon da Universidade de Miami para coletar dados de radar por satélite para mapear as mudanças antes e depois do terremoto. Essa informação, combinanda com os dados do GPS, resultarão na estimativa mais precisa da fonte do terremoto, um ponto de partida fundamental para estudos futuros.

This map shows the historical seismicity in Hispaniola before 1960.

Mapa com o histórico sísmico da Ilha Hispaniola, antes de 1960.
Crédito e imagem ampliada

“Esta é uma oportunidade sem precedentes para estudar um grande terremoto ocorrido em uma falha onde se encontram duas placas tectônicas”, disse Freed. “O que aprendermos aqui pode ser traduzido para outras falhas similares por todo o mundo, tais como o Sistema de Falhas de San Andreas. Felizmente, grandes terremotos não ocorrem com frequência, mas isso torna esta uma rara oportunidade para aprender sobre o comportamento da Terra”.

A despeito do convite do governo haitiano e de ser uma missão da NSF, conseguir transporte para o Haiti foi difícil, disse Calais. Membros do Departamento de Tecnologia de Aviação da Purdue mexeram uns pauzinhos junto à firma Aeroservice em Miami para conseguir que Calais e seus equipamentos fossem transportados para Port-au-Prince em um avião de carga que levava suprimentos de emergência para o país.

Calais observa que “a ajuda de meus colegas da Purdue foi fundamental para me levar a Port-au-Princ. Não está fácil entrar no país agora e não queríamos interferir com o mais importante: a chegada de suprimentos e pessoal de socorro”.

Além de bancar o transporte, a companhia Trimble, fabricante de equipamentos de GPS, doou ao Haiti seis receptores de GPS, adaptados para operação em campo pela UNAVCO e que serão posicionados pela equipe de pesquisas.


ISNS: Depois do Haiti, temores de outros grandes terremotos

Photobucket


Traduzido de: After Haiti, Worries About Other Big Quakes

Pesquisadores tentam identificar regiões em risco mas não podem prever onde será o próximo “big one”

15 de janeiro de 2010

Por Devin Powell
Inside Science News Service


Caribbean Tectonic Plate

Imagem ampliada

A Placa Tectônica do Caribe fica espremida entre quatro placas circunvizinhas.

Crédito: ISNS

WASHINGTON
(ISNS) — Nos últimos dias, enquanto as atenções do mundo se voltam para o drama humano do terremoto de terça-feira no Haiti,
os cientistas começaram a examinar o drama geológico do terremoto. Quais são os perigos para outras populações que vivem próximas de outras linhas de falha no Caribe – eles se perguntam – e quais outras áreas do mundo correm risco?

Os sismologistas apenas começaram o longo processo de analise das reverberações geológicas do terremoto de magnitude 7,0. Eles estão preocupados que o desastre desta semana possa aumentar as chances de outro tremor no Haiti, embora seus modelos de computador possam acalmá-los depois que todos os dados estiverem digeridos.

“O que mais nos preocupa é a Península Haitiana, a área a Oeste dessa ruptura da falha”, declarou a sismologista Carol Prentice oo U.S.
Geological Survey
(USGS – Serviço Geológico dos EUA) em Menlo Park, Califórnia, que estuda o Caribe.

Ainda dependendo de uma análise mais detalhada – que levará semanas e pode ser prejudicada pela falta de equipamentos de coleta de dados no Haiti – Prentice diz que o terremoto no Haiti pode ter aumentado as chances de um terremoto futuro na vizinha República Dominicana também. No entanto, ela acrescentou que a probabilidade desse evento repercutir em outras nações do Caribe, tais como a Jamaica, Cuba e Porto Rico é extremamente baixa.

“Jamaica, Cuba e toda a área precisam se preocupar com terremotos por outras razões”, diz Prentice. “Mas este terremoto em particular provavelmente não mudou o estresse nas falhas tão longe”.

Um histórico de violência

Por todo o mundo, são relatados terremotos de magnitude 7,0 e mais intensos cerca de 18 vezes a cada ano e ao menos uma dúzia deles ocorreram no Caribe nos últimos 500 anos. Em 1946 um terremoto de magnitude 7,6 na República Dominicana deixou 20.000 desabrigados e o terremoto de 1843 nas Ilhas de Sotavento matou cerca de 5.000.

Conectadas entre si por baixo do oceano, essas nações insulares estão todas sobre um grande pedaço da crosta terrestre chamado de Placa do Caribe. Esta placa tectônica está escorregando lentamente na direção Leste, com relação à vizinha Placa da América do Norte. Mas as bordas das duas placas não deslizam suavemente de encontro à outra; ao invés, elas se travam e grudam, formando rachaduras ou “falhas” nas quais o estresse se acumula. Quando a tensão fica grande demais, as rochas de ambos os lados da falha escorregam subitamente e, em casos extremos, produzem um grande terremoto. Duas dessas falhas correm ao longo do Haiti e da República Dominicana.

Em
2008 uma equipe de geólogos calculou quanta tensão tinha se acumulado na falha do sul, responsável pelo terremoto desta semana, a Falha Enriquillo-Plantain Garden, que vai da Jamaica no Oeste, através do Haiti até a República Dominicana. Usando dispositivos de rastreamento com GPS, eles calcularam que as placas tinham se movido cerca de 1,80m em relação com a outra, desde o último grande terremoto de 1751, e previram que a falah tinha acumulado tensão suficiente para produzir um terremoto de magnitude 7,2.

Cálculos semelhantes revelaram outras regiões do mundo onde falhas apresentam riscos.

A antiga cidade turca de Istanbul, lar de 12 milhões de pessoas, pode estar na lista para um grande terremoto na próxima década. Ela fica a apenas 20 km da falha do Norte da Anatólia, que não teve rupturas desde 1766 e acumulou ainda mais tensão do que a falha que causou o terremoto do Haiti.

“Podemos esperar um terremoto ainda aior que este do Haiti – o cenário da pior hipótese chega aos 7,6 graus”, declarou o sismologista Oliver Heidbach
do Helmholtz Centre Potsdam na Alemanha, cuja pesquisa será publicada neste domingo em Nature Geoscience.

A parte Sul da falha de San Andreas perto de Los Angeles, quieta a 300 anos atualmente, também tem acumulado tensão suficiente para produzir um “big
one” de magnitude 7,0 ou mais, de acordo com o sismologista da Univesidade da Califórnia em San Diego Yuri Fialko.

O USGS mantém mapas de riscos que evidenciam áreas dos Estados Unidos consideradas de maior risco de grandes terremotos. O mais forte terremoto jamais registrado nos EUA – magnitude 9,2 – foi o Grande Terremoto do Alaska em 1964. Atualmente, regiões na Carolina do Sul e no estado de Washington são consideradas de alto risco e uma atenção especial é dada à falha de Nova Madrid – que corre através do Missouri e seis outros estados do Sul e Meio-Oeste. Na última vez que houve uma ruptura nessa falha, em 1811, dizem que as vibrações fizeram os sinos das igrejas tocarem em lugares distantes como Boston.

Terremotos geram terremotos

Durante o terremoto do Haiti, somente entre 40 a 80 km da falha de 600 km sofreu uma ruptura e deslizou. O resto dela ficou emperrado, ainda grudado pela fricção. A área que se rompeu provavelmente aumentou a tensão – e o risco de outro terremoto – nas outras partes da falha, especialmente nas áreas a Oeste de Port-au-Prince.

Isso aconteceu em 2004 na Indonésia, depois de um terremoto de magnitude 9,4 (mais de 3.000 vezes mais forte do que este do Haiti) aconteceu ao largo da costa de Sumatra. Dados de modelos de computadores, publicados na Science, alertavam para que os tremores gigantescos tinham aumentado a tensão sobre duas outras áreas da falha e sobre outra falha no Lesta. Em Março de 2005, a falha a Leste sofreu um terremoto de magnitude 8,7.

O terremoto mais fraco na falha Enriquillo no Haiti não deve ter tais difundidas consequências, mas pode ter afetado a falha Setentrional mais ao Norte que corre através do Haiti e da República Dominicana e que tem estado quieta por mais de 800 anos, de acordo com Prentice, a cientista do USGS.

Para calcular como as tensões em ambas essas falhas foram modificadas nesta semana, os sismologistas – como Ross Stein do USGS – estão analisando medições que mostram onde e com quanta força a Terra tremeu na terça-feira, e alimentando programas de computador com esses dados para modelar como as tensões em outras regiões da falha podem ter mudado. Mas os cientistas
admitem que os modelos não conseguem predizer exatamente o que ocorrerá a seguir.

“Temos que ser realmente humildes como cientistas da Terra”, diz Stein. “Temos um histórico colossal em falhar em predizer [antecipadamente os terremotos]”;

O caso do Haiti pode ser particularmente desafiador porque os sismologistas como Stein normalmente veriificariam os sismógrafos locais à procura de pequenos terremotos “réplicas” nas regiões sob estresse indicadas pelos modelos. No Haiti, isso pode ser impossível porque a ilha tem muito poucos sismógrafos e um catálogo de réplicas, para dizer o mínimo, rudimentar. Mesmo os dados que descrevem o terremoto principal vieram principalmente de isntrumentos distantes nos Estados Unidos.

“Nós teremos um quadro mais pobre de como a falha deslizou do que teríamos se fosse um terremoto nos Estados Unidos ou no Japão, e teremos um quadro bem mais pobre das réplicas que o seguiram”, diz Stein. “Isso nos deixa com uma ou até as duas mãos atadas nas costas”.

Sem tempo

Vai levar semanas antes que os cientistas saibam se esses modelos vão nos dar uma melhor ideia dos novos riscos no Caribe. Mas Stein diz que, mesmo quando os modelos conseguem identificar áreas de risco – seja no Caribe, na Turquia, ou na Califórnia – eles não conseguem prever quando o próximo terremoto vai acontecer.

Para prever quando os terremotos irão acontecer, alguns cientistas examinam o registro histórico de quando e quão frequentemente os terremotos ocorreram no passado. Isto apresenta dificuldades – segundo Stein – porque somente os tremores mais fracos – de magnitudes de 1 a 2 – tendem a ocorrer em intervalos regulares.

“Tem havido algum progresso na previsão a longo prazo de terremotos, onde estimamos a probabilidade em um período de anos a décadas para a ocorrência de um terremoto”, diz Michael Hamburger da Universidade de Indiana em Bloomington. “Mas isso não é a mesma coisa que uma previsão de ocorrência de terremotos de curto prazo  – poder afirmar que um terremoto vai ocorrer nas próximas semanas e que devemos evacuar uma cidade”.


Todo o texto deste artigo está disponível para uso por sua organização de notícias, com a condição de que todo o material produzido pelo Inside Science News Service seja inteiramente creditado a sua fonte original em sua publicação. Para mais detalhes, entre em contato com o ISNS através de [email protected]

O “ponto quente” por baixo do Hawaii






Livremente traduzido aqui: Scientists Locate Deep Origins of “Hawaiian Hotspot”

Sismógrafos no fundo do mar abrem uma janela sobre o manto da Terra por baixo das ilhas do Hawaii

Image showing the topography of the Hawaiian Islands in 3-D.

Topografia do arquipélago do Hawaii em 3D.
Crédito e imagem ampliada

3 de dezembro de 2009

As Ilhas do Hawaii são uma das principais regiões vulcânicas da Terra, mas suas origens permaneciam envolvidas em mistério.

Ainda estava em debate uma teoria, proposta a 40 anos atrás, que propunha que os “pontos quentes” no meio das placas tectônicas, tais como o Hawaii, são gerados por plumas de lava ascendentes, vindas da base do manto inferior da Terra.

Photo showing lava splattering near the coastal entry of Kilauea.

A lava se espalha próxima do acesso costeiro para o Kilauea.
Crédito e imagem ampliada

Cecily Wolfe, uma geóloga da Escola Mânoa de Ciências e Tecnologia dos Oceanos e da Terrai da Universidade do Hawai‘i, e uma equipe multi-institucional de cientistas resolveu por a teoria à prova. 

Os resultados dessa pesquisa serão publicados na edição desta semana da Science.

A disposição de uma grande rede de sismógrafos no fundo do mar no Hawai‘i, feita por uma expedição financiada pela NSF, chamada Plume-Lithosphere Undersea Melt Experiment (PLUME), abriu uma janela nas profundezas da Terra.

Photo of smooth, unbroken pahoehoe at Kilauea.

Um tipo de fluxo de lava chamado pahoehoe – uma lava lisa e sem quebras – no Kilauea.
Crédito e imagem ampliada

A PLUME permitiu aos cientistas obter a melhor imagem, até agora, de uma pluma do manto que tem origem no manto inferior e revelou as profundas raízes do Hawai‘i.

Robert Detrick, diretor da Divisão de Ciências da Terra da NSF e um co-autor do artigo, diz: “A hipótese de que pontos quentes tais como o Hawaii se originam de plumas do manto é um dos tópicos mais antigos e controversos em geologia”. Detrick conduziu a pesquisa quando trabalhava no Instituto Oceanográfico Woods Hole.

“Este experimento pioneiro que combina grande número de sismógrafos de banda larga no fundo do mar com instrumentos em terra, forneceu o indício mais persuasiva até hoje da existência de uma pluma de manto que se estende pelo manto inferior por baixo do Hawaii”.

Aerial photo of Puu Oo cinder-and-spatter cone on the east rift zone of Kilauea.

Fotografia aérea do cone de cinzas e entulho de Puu Oo na zona de encosta leste do Kilauea.
Crédito e imagem ampliada

O projeto envolveu quatro cruzeiros de pesquisa oceanográfica para instalar e recuperar os sismógrafos de fundo do mar em 73 locais, liderados por Gabi Laske da Instituição Oceanográfica Scripps e John Collins do Instituto Oceanográfico Woods Hole.

Enquanto isso, Sean Solomon do Instituto Carnegie de Ciências instalava uma rede paralela de sismógrafos terrestres nas principais ilhas do Hawai’i.

A enorme rede no fundo do mar, cobrindo 1.000 km,  forneceu dados sem precedentes acerca de uma região oceânica remota. Os sismógrafos foram usados para registrar as ondas sísmicas transversais oriundas de grandes terremotos (magnitude maior que 5,5) pelo mundo.

Photo showing a lava skylight at Kilauea.

Foto de uma “clarabóia de lava” em um tubo de lava no Kilauea.
Crédito e imagem ampliada

Essa informação foi usada para estabelecer se as ondas sísmicas viajam mais lentamente através da rocha quente quando passam por baixo do Hawai‘i. A combinação dos dados dos tempos de propagação das ondas dos terremotos registrados em muitos sismógrafos permitiu que Wolfe e seus colegas construissem uma sofisticada imagem em 3D do manto sob o Hawai’i.

No manto superior, as Ilhas do Hawai’i apresentam ondas transversais de baixa velocidade, ligadas a um material mais quente do que a média vindo de uma pluma ascendente.

Photo of an ocean-bottom seismometer package.

Um pacote de sismógrafo de fundo do mar: verde = sismógrafo, amarelo = sistema de aquisição de dados.
Créditos e imagem ampliada

As baixas velocidades continuam até abaixo na zona de transição da Terra, em profundidades de 410 a 660 km, e se estendem até mais fundo para o manto inferior da Terra até ao menos 1.500 km de profundidade.

A localização das Ilhas do Hawai’i no meio do Oceano Pacífico prejudicou os esforços anteriores para determinar sua estrutura profunda. A instalação de sismógrafos, limitada aos locais em terra nas ilhas, não fornecia uma cobertura suficiente para um imageamento de alta resolução e o Hawai’i também é distante da zona de terremotos mais ativa no Cinturão do Pacífico.

Photo showing the components of the seismometer acquisition packages on the deck.

Componentes dos pacotes de aquisição de dados sismográficos sobre o convés.
Crédito e imagem ampliada

Por causa disso, os cientistas se voltaram para uma abordagem marítima, um maior desafio tecnológico, com a colocação de instrumentos de medição temporários no fundo do mar para registrar as ondas sísmicas..

Os resultados do projeto fornecem uma forte argumentação em favor da existência de uma pluma profunda no manto, o que tem implicações não só para o Hawai’i, mas também para como funciona a convecção na Terra sólida, a composição da Terra, na medida em que a profundidade cresce e a evolução do interior da Terra.

Cover of December 4 issue of Science

As descobertas dos pesquisadores serão publicadas na edição de 4 de dezembro da Science.
Crédito e imagem ampliada

“Essa experiência foi inicialmente concebida por nossa equipe há uma década”, diz Wolfe. “Os resultados compensaram a demora e excederam todas as nossas expectativas. O sucesso de uma experiência tão ambiciosa no fundo do mar é uma realização tecnológica por si só e sinaliza uma nova era no campo da sismologia marinha”.

E a questão dos pontos quentes e das plumas do manto foi resolvida enfim?

Segundo Solomon, “isso é um forte indício em favor do modelo da pluma”.


Geleiras do Norte, geleiras do Sul



Livremente traduzido daqui: North Meets South? Glaciers Move Together in Far-flung Regions

Estudo estabelece ligação entre flutuações climáticas no Norte com os trópicos

Photo of the Rio Blanco Valley, Peru.

Morenas no Vale do Rio Blanco, Peru, depositadas por uma geleria no entorno do ano de 1810.
Crédito e imagem ampliada

24 de setembro de 2009

Os resultados de um novo estudo dão novos indícios de que mudanças climáticas no Hemisfério Norte, nos últimos 12.000 anos, estão intimamente ligadas a mudanças nos trópicos. As descobertas, publicadas na edição desta semana de Science, indicam que um período de frio prolongado que fez com que as geleiras da Europa e América do Norte se expandirem, centenas de anos atrás, pode ter afetado os padrões climáticos em lugares tão ao Sul como o Peru, fazendo com que as geleiras tropicais também se expandissem.

As geleiras, tanto nos trópicos como na região do Atlântico Norte, alcançaram suas maiores extensões em épocas recentes durante a assim chamada “Pequena Idade do Gelo”, entre 1650 e 1850, dizem os cientistas que realizaram as pesquisas. Eles fizeram essa descoberta mediante o emprego de uma técnica de ponta para datação dos depósitos glaciais.

Joe Licciardi, geólogo glacial da Universidade de New Hampshire, declarou que “os resultados nos levam um passo adiante na compreensão dos padrões em escala global das atividades das gelerias e do clima durante a Pequena Idade do Gelo”. Compreendendo como as geleiras se comportaram no passado, os geocientistas esperam poder predizer como essas partes do mundo irão reagir ao aquecimento global.

Morenas em um vale; as tendas do acampamento base estão visíveis no canto inferior direito.

Morenas em um vale; as tendas do acampamento base estão visíveis no canto inferior direito.
Crédito e imagem ampliada

A civilização humana apareceu durante um período de temperaturas razoavelmente estáveis, desde o fim da última Era do Gelo, cerca de 12.000 anos atrás. No entanto, as pesquisas mostraram que, mesmo durante esse período, as gelerias variaram grandemente e de modo algumas vezes inesperado.

A maior parte das geleiras do mundo está, agora, diminuindo, com o aumento dos níveis dos gases de efeito estufa emitidos pelaa atividades humanas. O IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) prediz que as temperaturas globais podem aumentar até mais 1,1 a 6,4°C, lá pelo fim do século.

“Se as atuais previsões sombrias sobre o aquecimento estiverem corretas, teremos que considerar a possibilidade de que as geleiras desapareçam em breve”, diz Joerg Schaefer, um geoquímico no Observatório Terrestre Lamont-Doherty (LDEO) da universidade de Columbia e co-autor do artigo.

Em um mundo mais quente, as regiões que dependem das geleiras para a água potável, agricultura e geração de energia terão que criar novas estratégias para se adaptarem.

Lagoas de barragem formadas por uma morena em um vale no Peru.

Lagoas de barragem formadas por uma morena em um vale no Peru.
Crédito e imagem ampliada

Recentes desenvolvimentos em uma técnica, chamada de datação de exposição de superfície, permitiram aos cientistas estabelecer com precisão muito maior as datas nas flutuações das geleiras, durante os períodos recentes, do que era possível anteriormente.

Quando as gelerias avançam, arrastam consigo rochas e sedimentos. Quando elas encolhem, deixam para trás uma trilha de escombros, chamados morenas, e os depósitos recém expostos são bombardeados por raios cósmicos que atravessam a atmosfera terrestre. Os raios cósmicos reagem com as rochas e, com o tempo, formam pequenos acúmulos do raro isótopo de berílio-10. Medindo o acúmulo desse isótopo nas rochas das geleiras, os cientistas podem calcular quando as geleiras retrocederam.

Foi com o uso dessa técnica que os autores demonstraram que as geleiras do sul do Peru variaram na mesma época das geleiras do Hemisfério Norte.

Enriqueta Barrera, diretora de programa da Divisão de Ciências da Terra da NSF, explica que o projeto CRONUS-Earth [que está aperfeiçoando essa técnica] visa aumentar a precisão da medição desses isótopos, para tornar possível uma datação mais precisa dessas morenas “jovens”, na esperança de criar um mapa global das recentes variações nas geleiras.

O quadro global é complexo. As geleiras nos Alpes do Sul da Nova Zelândia, a 15.000 km da área estudada no Peru, por exemplo, se expandiram e contraíram mais frequentemente do que as geleiras do Norte, tendo alcançado seu máximo a 6.500 anos atrás – muito antes da Pequena Era do Gelo.

Uma grande rocha no topo de uma morena no Vale do Rio Blanco.

Uma grande rocha no topo de uma morena no Vale do Rio Blanco.
Crédito e imagem ampliada

Liciardi diz que, se compararmos os registros da Nova Zelândia, Europa e Peru, podemos afirmar que os Andes tropicais parecem com a Europa, mas não com a Nova Zelândia. O quadro que emerge das recentes glaciações é bem mais complexo.

Licciardi notou pela primeira vez os depósitos glaciais em 2003, quando de férias no Peru. Indo visitar as ruínas incas de Machu Picchu, ele ficou admirado com as enormes e bem preservadas morenas que encontrou no caminho.

Dois anos depois, David Lund, paleoclimatologista da Universidade de
Michigan, passou pela mesma trilha e coletou amostras de rochas, as quais enviou a Licciardi. “Foi o catalizador que transformou nossas idéias em um projeto”, diz Licciardi.

Licciardi retornou em 2006 às encostas do Nevado Salcantay, um pico a 6.271 m de altitude, o mais alto da Cordillera Vilcabamba.

A estudante Jean Taggart extraindo uma amostra de rocha.

A estudante Jean Taggart de Universidade de New Hampshire extraindo uma amostra de rocha.
Crédito e imagem ampliada

Durante os próximos dois anos, Licciardi e a estudante de pós-graduação Jean Taggart, também co-autora do artigo, coletaram mais amostras de rochas das morenas e as analisaram usando o método do isótopo de berílio, com a ajuda de Schaefer.

O método de datação com berílio apareceu nos anos 80, mas só recentemente se tornou preciso o bastante para rastrear o vai e vem das geleiras durante os últimos mil anos.

Licciardi diz que, “até os dois últimos anos, não tínhamos como datar os depósitos mais recentes com este método. Aperfeiçoamentos recentes na técnica permitiram o surgimento desta história”.

Agora, com o clima no Peru ligado com o Norte da Europa, os cientistas planejam expandir sua pesquisa a outras partes dos trópicos da América do Sul. Eles esperam estabelecer um padrão regional dos avanços e recuos das geleiras que possa ser comparado ao de outros lugares no mundo.

Uma “goteira” na crosta da Terra


 
[ A Hidden Drip, Drip, Drip Beneath Earth’s Surface ]

Geólogos encontram uma “bolha” de material por baixo da Grande Bacia do Arizona

Novas imagens sísmicas do Manto da Terra abaixo da Grande Bacia mostram uma “goteira litosférica”.”
Crédito e imagem ampliada

26 de maio de 2009

Existem muito poucos lugares no mundo onde a ati­vi­dade dinâmica que acontece debaixo da super­fície da Terra passa despercebida.

Vulcões, terremotos e até súbitas elevações ou de­pressões do chão são resultados visíveis da agitação lá em baixo, porém, de acordo com uma pesquisa feita por sismologistas da Universidade do Estado do Arizona (ASU), a atividade dinâmica lá debaixo de nós nem sempre é expressada na su­perfície.

A Grande Bacia do Arizona é uma região desértica sem maiores movimentações no relevo da super­fície. A área consiste de pequenas serras sepa­radas por vales e inclui a maior parte de Nevada, a metade ocidental de Utah e partes dos outros es­ta­dos vizinhos.

Por dezenas de milhões de anos, a Grande Bacia tem passado por um esticamento – a expansão da crosta terrestre.

Enquanto estudava a extensão da região, o geologista John West da ASU ficou surpreso em descobrir que algo incomum existia debaixo da superfície dessa área.

West e seus colegas descobriram que partes da litosfera – a crosta e a borda superior do manto terrestre – tinham afundado no manto, mais fluido, por baixo da Grande Bacia e formado uma grande bolha cilíndrica de material frio, muito ao fundo da superfície da região central de Nevada.

Foi uma descoberta extremamente inesperada em um local que não mostrava qual­quer modificação correspondente na topografia da superfície, ou qualquer atividade vulcânica, relata West.

West comparou seus resultados incomuns da área com modelos de tomografia – tomografias computadorizadas do interior da Terra – feitos pelo geologista Jeff Roth, também da ASU. West e Roth são estudantes de pós-graduação; trabalhando em conjunto com seu orientador, Matthew Fouch, a equipe con­cluiu que eles tinham encontrado uma goteira litosférica.

Os resultados de sua pesquisa, finnanciada pela Fundação Nacional de Ciências (NSF), foram publicados na edição de 24 de maio da Nature Geoscience.

Greg Anderson, diretor de programa na Divisão de Ciências da Terra da NSF, diz: “Os resultados apresentam importantes conhecimentos sobre processos de convecção do manto em escala reduzida e suas possíveis conexões com o vulcanismo e o surgimento de montanhas na superfície da Terra”.

Um vale na Grande Bacia do Arizona.

A Grande Bacia é uma região desértica de serras paralelas separadas por vales.
Crédito e imagem ampliada

Uma goteira litosférica pode ser visualizada como mel que pinga de uma colher, onde uma bolha litosférica inicial é seguida por uma longa cauda de material.

Quando uma massa pequena de alta densidade está inse­rida próximo da base da crosta e a área é aquecida, o pe­da­ço de alta densidade fica mais pesado do que a área em torno dele e começa a afundar. Enquanto ele pinga, o ma­te­rial na litosfera começa a fluir para o espaço vazio criado.

Imagens sísmicas da estrutura do manto debaixo da região deram mais indícios, mostrando uma grande massa cilín­drica com 100 km de diâmetro e 500
km de altura.

Fouch admite: “Como regra geral, eu nunca fui a favor da existência de goteiras, desde meus primeiros dias como cientista. A ideia de uma goteira litosférica já foi usada várias vezes para explicar coisas como vul­ca­nismo, elevação da superfície e depressão da superfície, mas nunca se conse­guiu confirmar sua existência – e, até agora, ninguém tinha flagrado uma goteira ‘no ato’, por assim dizer”.

Inicialmente, a equipe pensou que nenhum sinal visível aparecia na superfície.

“Nós imaginamos como se podia ter algo como uma goteira, que engole material para dentro dela, enquanto a superfície da área inteira estava se esticando”, diz Fouch.

“Mas acontece que há uma área logo acima da goteira, de fato a única área assim na Grande Bacia, que está atualmente passando por uma contração. A des­co­berta de uma goteira por John está, portanto, dizendo aos geologistas que desenvolvam um novo paradigma para a evolução da Grande Bacia”.

Os cientistas estavam cientes, já há algum tempo, da contração, mas ainda vinham discutindo sobre sua causa.

Quando se forma uma goteira, o material em torno é sugado para dentro dela; isso significa que a superfície deveria estar se contraindo na direção do centro da bacia. Já que uma contração é uma consequência esperada para uma goteira, uma goteira litosférica pode muito bem ser a resposta para o que se tem observado na Grande Bacia.

“Muitos na comunidade científica pensavam que não poderia ser uma goteira por­que não havia qualquer mudança na elevação ou outra manifestação na superfície, e as goteiras sempre foram historicamente associadas com grande mudanças na superfície”, explica West.

Uma estrada na Grande Bacia.

Através da Grande Bacia, a superfície não mostra indícios da goteira litosférica abaixo.
Crédito e imagem ampliada

“Mas essas características não são necessárias para termos uma goteira. Sob certas condições, tais como na Grande Bacia, podem se formar goteiras com poucas ou nenhuma mudança correspondente na superfície, nem atividade vulcânica”.

Todos os modelos numéricos computados pela equipe sugerem que a goteira não vai fazer com que as coisas afundem ou emerjam subitamente, nem causar um monte de terremotos.

Provavelmente haverá pouco ou nenhum impacto para as pessoas que vivem sobre a goteira. A equipe acredita que a goteira é um processo transiente que começou a uns 15 a 20 milhões de anos atrás e que só recentemente se des­tacou da placa que o cobre. 

“Essa descoberta não seria possível sem a incrível quantidade de dados sísmicos capturados pela Rede Transportável (Transportable Array = TA) da EarthScope que passou pelo Oeste dos Estados Unidos”, afirma West.

“Nós tivemos acesso a dados vindos de umas poucas estações de longo prazo na região, mas os excelentes dados e o espaçamento de 75 km dos nodos da TA são o que tornaram esses resultados possíveis”.

Fouch diz que este é um excelente exemplo de “ciência em ação”.

“Nós fomos sem esperar por coisa alguma. Em lugar de nada, voltamos com uma hipótse que não é nada que tenha sido proposto por alguém anteriormente para essa área, e, então, testamos a hipótese com tantos tipos de dados diferentes quanto pudemos encontrar”.

“Em todos os casos, até agora, ela se manteve. Nós estamos ansiosos para ver como essa descoberta vai desempenhar um papel no desenvolvimento de novas ideias sobre a história geológica do Oeste dos Estados Unidos”.


As montanhas dos Andes são mais velhas do que se pensava

Smithsonian Tropical Research Institute

Novos resultados da encosta Leste da cordilheira na Colômbia


IMAGEM:

Os sedimentos que se acumular na base das montanhas fornece importantes pistas sobre como e quando as montanhas se formaram.

Clique aqui para mais informações.

As falhas geológicas responsáveis pelo soer­gui­mento da Cordilheira dos Andes  na Colom­bia se tornaram ativas há 25 milhões de anos — 18 milhões de anos antes da data anterior­mente aceita para o início do soerguimento dos Andes, segundo os pesquisadores do Smith­sonian
Tropical Research Institute
no Panama, da Universidade de Potsdam na Ale­ma­nha e da Ecopetrol na Colombia.

Mauricio Parra, antigo doutorando na Univer­sidade de Potsdam (agora pesquisador asso­ciado na Universidade do Texas) e principal autor do estudo, declarou: “Ninguém tinha ja­mais datado os eventos que criaram as monta­nhas na encosta Leste dos Andes Colom­bianos. Este setor ocidental da espinha dorsal da América se revelou muito mais antigo aqui do que nos Andes Centrais, onde as encostas oci­dentais provavelmente começaram a se formar apenas a 10 milhões de anos”.

A equipe integrou novos mapas geológicos que ilustram os movimentos tectô­nicos, informações acerca das origens e dos movimentos dos sedimentos, e a lo­ca­lização e idade do pólen de plantas nos sedimentos, bem como de análise de rastros da fissão do zircônio, para obter uma descrição incrivelmente deta­lhada da formação das bacias e serras.

Quando as serras se elevam, a chuva e a erosão carregam minerais, tais como o zircônio, das rochas vulcânicas para as bacias adjacentes, onde eles se acu­mulam formando rochas sedimentares. O zircônio contém traços de urânio. Quando o urânio decai, rastros da radiação se acumulam nos cristais de zircônio. Em altas temperaturas, os rastros de fissão desaparecem como as marcas de uma faca desaparecem de um bloco de manteiga mole. Contando os rastros microscópicos de fissão nos minérios de zircônio, os pesquisadores podem dizer a quanto tempo os sedimentos foram formados e quão fundo eles foram enterrados.

A classificação de quase 17.000 grãos de pólen tornou possível delimitar claramente a idade das camadas sedimentares.

O uso dessas técnicas complementares levou a equipe a postular que o rápido avanço da da borda mergulhante de material, como parte dos eventos tec­tônicos de 31 milhões de anos passados, pode ter criado as condições para o subsequente soerguimento da cordilheira.

Carlos Jaramillo, cientista do plantel do STRI, declarou: “A data do crescimento das montanhas é crítica para nós que queremos entender a movimentação de antigos animais e plantas do continente e para os engenheiros que procuram por petróleo e gás. Ainda estamos tentando montar esse enorme quebra-cabeças tectônico para entender como esta parte do mundo se formou”.

###

Este trabalho foi publicado no Geological Society of America Bulletin em abril de 2009.

Sobre ScienceBlogs Brasil | Anuncie com ScienceBlogs Brasil | Política de Privacidade | Termos e Condições | Contato


ScienceBlogs por Seed Media Group. Group. ©2006-2011 Seed Media Group LLC. Todos direitos garantidos.


Páginas da Seed Media Group Seed Media Group | ScienceBlogs | SEEDMAGAZINE.COM