O estudo de fenômenos geofísicos e acústicos está deixando para trás seu caráter acadêmico para assumir o um papel fundamental na evolução da engenharia e no monitoramento de riscos ambientais. A sismologia, ciência responsável pelo estudo dos terremotos e a propagação de ondas elásticas pelo interior da Terra, está desenvolvendo a tecnologia de Sensoriamento Acústico Distribuído ou Distributed Acoustic Sensing (DAS) que é um grande avanço para o mapeamento do subsolo urbano.
Essa nova tecnologia irá redefinir o mapeamento de áreas suscetíveis a riscos geológicos, revolucionar o diagnóstico de formações cársticas e áreas sujeitas a afundamentos, erguer padrões inexpugnáveis de monitoramento passivo não invasivo e acelerar o diagnóstico da infraestrutura subterrânea. Princípios e abordagens operacionais do século passado, fortemente dependentes de fontes sísmicas mecânicas e artificiais de elevado custo e impacto logístico, deram lugar ao aproveitamento direto de perturbações atmosféricas naturais.
Em um marco para a geofísica e a sismologia, pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State) e da Universidade Estadual do Ohio (The Ohio State University), nos Estados Unidos, demonstraram e mediram diretamente o acoplamento de ondas acústicas geradas por trovões (thunderquakes) no solo, utilizando para isso uma rede urbana de 4 quilômetros de cabos de fibra óptica de telecomunicações pré-existentes
Trovões e o Sensoriamento Distribuído
Em levantamentos sísmicos tradicionais, equipamentos mecânicos geram vibrações isoladas no solo. Já na abordagem por sismologia passiva baseada em DAS, a própria atmosfera funciona como uma fonte contínua de energia, ao ocorrer um relâmpago, a expansão do ar produz ondas acústicas que acoplam energia diretamente na superfície terrestre. Para comprovar que a rede contínua de fibra óptica mantinha a sensibilidade operacional sem que o sinal fosse destruído pelo ruído urbano, os cientistas utilizaram o princípio da interferometria contínua, na qual cada metro do cabo de fibra óptica atua como um sensor individualizado em uma malha densa e contínua de amostragem.
Ao cruzar os registros contínuos de 2,5 anos da rede de fibra óptica com os dados oficiais de relâmpagos da Rede Nacional de Detecção de Raios ou National Lightning Detection Network (NLDN) e aplicar métricas de interferometria e correlação cruzada, a equipe provou que a resposta do sistema era coesa e precisa. O experimento confirmou que 458 eventos de trovões validados atuavam gerando ondas de Rayleigh superficiais com propagação contínua no subsolo.
Enquanto a física acústica explora as interações entre o ar e a superfície, a geofísica computacional avança no processamento de imagens tomográficas de alta definição. A partir da dispersão das ondas de superfície, a equipe reconstruiu um perfil tridimensional da velocidade de onda de cisalhamento () até profundidades de 100 metros. Essa arquitetura permitiu mapear quatro zonas fracas distintas (weak zones WZ-1 a WZ-4), caracterizadas por fraturamentos intensos, intemperismo e feições cársticas maduras, como pinnacles de rocha e formações de cavidades propensas a colapsos.
Do Cabo de Fibra à Sismologia do Futuro
A utilização de cabos de telecomunicação para transmitir dados já é a base da infraestrutura urbana moderna. A virada atual é que, enquanto a fibra óptica tradicional atua apenas como um canal passivo de dados, a tecnologia DAS a transforma em um meio ativo de processamento sísmico, sustentando medições contínuas em sua própria estrutura.
Mais do que apenas um componente de transmissão de dados, a fibra óptica urbana passa a integrar o próprio ambiente no qual os sinais geofísicos são capturados, transformados e analisados. A precisão do método foi validada de forma independente por poços de sondagem, perfis de Análise Multicanal de Ondas de Superfície (MASW) e dados de interferometria por radar (InSAR), que confirmaram a subsidência contínua do solo exatamente sobre as zonas fracas detectadas.
Essa convergência abre caminho para a criação de sistemas contínuos de alerta precoce para afundamentos de terra em cidades, mapeamento não invasivo de aquíferos e exploração geofísica em outros corpos celestes com atividade atmosférica, como a lua Titã de Saturno.
À medida que a geofísica se une à engenharia de dados e às telecomunicações, a fronteira entre os fenômenos atmosféricos e o subsolo urbano torna-se cada vez mais integrada. Dominar o comportamento dessas ondas em escala macroscópica não apenas reduz os custos do diagnóstico geológico, mas inaugura um paradigma onde a própria infraestrutura existente atua como o sensor supremo de informação da Terra.
Fontes
Artigo original
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg8096?referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F
Artigos do site
Sensores com cabos coaxiais
https://www.newtoncbraga.com.br/novas-tecnologias/13795-sensores-com-cabos-coaxiais-piezoeletricos-art3378.html
Barulhos no céu (terremotos no céu – Thunderquakes)
https://www.newtoncbraga.com.br/meio-ambiente-e-saude/17621-barulhos-no-ceu-ma146.html
Sensor de vibração com fibra ótica
https://www.newtoncbraga.com.br/projetos/12726-sensor-de-vibracao-com-fibra-optica-art2881.html
Luiza Campos é estudante de Jornalismo na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Campus Frederico Westphalen, Brasil. Movida pela curiosidade, está sempre atenta às novidades e às transformações no mundo das diversas comunicações, mantendo sempre o compromisso do jornalismo com a verdade.
