O estrondo das tempestades pode revelar a estrutura do solo até cerca de 100 metros de profundidade, graças a simples fibras ópticas enterradas.
O trovão não faz apenas o ar vibrar. Parte de sua energia atinge o solo e cria nele ondas sísmicas fracas. Pesquisadores liderados pela Universidade Estadual da Pensilvânia mostraram que essas vibrações podem ser usadas para examinar o que está sob a superfície, sem provocar explosões nem esperar por um terremoto.
Trajeto das ondas durante a geração de um terremoto pelo trovão.
As ondas acústicas diretas provenientes do relâmpago (T1 e T2) se acoplam ao solo e ao ambiente, criando ondas de propagação e ondas de superfície. A soma de todas essas ondas constitui o campo de ondas do terremoto causado pelo trovão observado.
A equipe utilizou cerca de 4 km de um cabo de telecomunicações já enterrado sob o campus de University Park, na Pensilvânia. Um laser enviado pela fibra permitia detectar minúsculas deformações no cabo. Ele se comportava como uma longa série de sensores, com medições realizadas a cada poucos metros e centenas de vezes por segundo.
Quando ocorre um trovão, suas ondas sonoras atingem o solo em diferentes pontos. Ali, elas geram vibrações que os pesquisadores chamam de «thunderquakes», literalmente terremotos de trovão. Sua propagação depende das propriedades das camadas atravessadas, o que permite deduzir a estrutura do subsolo.
Os pesquisadores analisaram 2,5 anos de registros contínuos. Selecionaram 458 eventos de boa qualidade, verificados com base nos dados sobre os raios. Ao combinar muitos sinais, conseguiram acompanhar ondas sísmicas que se propagavam perto da superfície e reconstruir uma imagem do terreno sob o campus.
Essa imagem alcança cerca de 100 metros de profundidade. Ela revela várias zonas frágeis que não haviam sido detectadas anteriormente. Algumas correspondem a deformações observadas na superfície por radar de satélite. Medições realizadas com perfurações e estudos de engenharia também serviram para verificar os resultados.
O método pode ser interessante em locais onde terremotos naturais são raros. As técnicas habituais às vezes exigem equipamentos sísmicos instalados especialmente para esse fim ou fontes artificiais. Aqui, a tempestade fornece a energia e um cabo de telecomunicações existente realiza as medições, o que limita as intervenções em campo.
Na prática, essa técnica poderia ajudar a estudar riscos como subsidências ou deslizamentos de terra. Também poderia contribuir para localizar água subterrânea, monitorar áreas de mineração ou examinar regiões de difícil acesso. Sua eficácia, porém, depende da presença de tempestades e de fibras utilizáveis.
Os pesquisadores querem agora testar o método em maior escala e sob diferentes condições meteorológicas.