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    Metrônomo de rocha vermelha de Utah:leituras sísmicas revelam vibrações invisíveis das Torres Castleton

    Esta visualização exagera o movimento da Torre Castleton em suas frequências ressonantes primárias. Crédito:Jeff Moore Lab / University of Utah

    Quase no mesmo ritmo que seu coração bate, uma formação rochosa de Utah chamada Castleton Tower vibra suavemente, manter o tempo e vigiar o deserto de arenito. Balançando como um arranha-céu, a torre de rocha vermelha explora as vibrações profundas da terra - vento, ondas e terremotos distantes.

    Uma nova pesquisa de geólogos da Universidade de Utah detalha a vibração natural da torre, medido com a ajuda de dois escaladores de rocha qualificados. Entendendo como esta e outras formas de rocha natural vibram, eles dizem, nos ajuda a manter um olho (ou ouvido) em sua saúde estrutural e nos ajuda a entender como as vibrações feitas pelo homem afetam as rochas aparentemente imóveis. Os resultados são publicados no Boletim da Sociedade Sismológica da América .

    "Muitas vezes vemos essas formas de relevo grandiosas e proeminentes como características permanentes de nossa paisagem, quando na realidade, eles estão continuamente se movendo e evoluindo, "diz Riley Finnegan, estudante de pós-graduação e co-autor do artigo.

    "Um poder estóico"

    A Torre Castleton é uma torre de arenito Wingate com quase 120 m de altura que se ergue sobre o Vale do Castelo de Utah. Escalada pela primeira vez em 1961, Castleton Tower se tornou um destino clássico amplamente conhecido depois de aparecer como uma das duas escaladas de Utah no livro de 1979 "Fifty Classic Climbs of North America". É uma das maiores torres de pedra independentes.

    "A maioria das pessoas está maravilhada com sua estabilidade estática, em sua dramática natureza autônoma situada no final de um cume com vista para o Vale do Castelo, "diz o geólogo Jeff Moore, quem conduziu o estudo. "Tem uma espécie de poder estóico em sua aparência."

    Moore e seus colegas estudam as vibrações das estruturas rochosas, incluindo arcos e pontes, para entender quais forças naturais agem sobre essas estruturas. Eles também medem a ressonância das rochas, ou a forma como as estruturas amplificam a energia que passa por elas. As fontes dessa energia podem ser locais, como rajadas de vento ou tráfego em uma estrada próxima, ou tão distantes quanto terremotos distantes e até ondas do oceano. "Porque nada é verdadeiramente estático, sempre há energia se propagando por toda a terra, que serve como uma fonte de vibração constante para a rocha, "Finnegan diz.

    Moore, Finnegan e o estudante Paul Geimer desenvolveram e refinaram seus métodos de medição de estruturas rochosas enquanto examinavam arcos, pontes e hoodoos, que são pequenas formações semelhantes a espirais - torres em uma escala menor. Eles usam sismômetros para medir até o menor movimento em três dimensões. Para algumas de suas medições, eles aceleraram os dados sísmicos de baixa frequência em um som audível - permitindo que você ouça a voz de uma rocha.

    Ouça Castleton Tower aqui.

    Como parte da pesquisa, Geimer liderou um esforço para coletar imagens em 3-D das estruturas rochosas para medir com precisão as dimensões das rochas - ajudando os pesquisadores a aprender ainda mais sobre o que faz essas rochas tremerem.

    "Há apenas alguns anos, quase não existiam medidas desse tipo, "Moore diz, "então, cada recurso que medimos é algo novo."

    "Algo que não poderíamos simplesmente fazer"

    Colocando um sismômetro no topo da Torre Castleton, Contudo, exigiu que alguém subisse até o topo para instalar e recuperar o equipamento. Felizmente, dois escaladores profissionais em férias sazonais do emprego ofereceram suas habilidades e equipamentos. "Eles estavam todos dentro." Moore diz. A equipe de pesquisa aproveitou a chance.

    Para obter os dados necessários, os alpinistas caminharam até a base da torre e colocaram um sismômetro para servir de referência. Geimer disse que no dia do experimento, em março de 2018, o tempo estava bom e a rota de escalada até a popular torre estava repleta de um fluxo consistente de escaladores. "Posso imaginar que os níveis de ansiedade e entusiasmo aumentaram quando a equipe se afastou da referência e começou a escalar até o topo, "Geimer diz, "sabendo que demoraria horas antes de retornar com segurança à base e verificar uma medição bem-sucedida."

    Os alpinistas carregaram outro sismômetro pesado até o topo e fizeram medições por três horas antes de devolver os dois instrumentos à equipe de pesquisa. "Suas habilidades nos deram a oportunidade de medir algo que não poderíamos simplesmente fazer, "Finnegan diz.

    Tal como previsto

    De seus trabalhos anteriores, a equipe foi capaz de prever algumas das propriedades da torre. Finnegan diz que estruturas maiores como a Torre Castleton vibram em frequências mais baixas do que estruturas menores. "Pense nisso como uma corda de violão, "ela diz." Os grossos têm tons mais baixos, e os finos têm tons mais altos. "

    Geimer acrescenta que a geometria da torre é relativamente simples, tornando-o adequado para modelos fundamentais que caracterizam como ele pode responder às vibrações, incluindo eventos sísmicos.

    Analisando os dados, os pesquisadores descobriram que os dois modos de ressonância primários da torre estavam nas frequências de 0,8 e 1,0 hertz, respectivamente. Um hertz é igual a um ciclo por segundo, portanto, esses resultados significam que a torre oscila naturalmente uma vez por segundo. E esse pequeno balanço é constante, Geimer diz. "As fontes distantes que estimulam a ressonância única da Torre Castleton estão sempre ativas e transferindo energia para a massa rochosa."

    Uma verificação geológica

    Castleton Tower é a maior estrutura rochosa que Moore, Finnegan e Geimer estudaram. Até aqui, a equipe está coletando medições básicas sobre os movimentos das rochas. Geimer usará os dados para ver se medições repetidas podem avaliar os danos às estruturas, enquanto Finnegan está estudando como a energia vibracional, de fontes naturais e humanas, pode impactar a integridade estrutural de estruturas como a Torre Castleton. "Embora algumas forças que os humanos criam possam parecer menores, "Moore diz, "nossa pesquisa está abordando os efeitos de longo prazo dessas forças na taxa de erosão e degradação estrutural ao longo do tempo." Até aqui, a equipe pode dizer que os modos vibracionais da Torre Castleton ficam em uma parte tranquila do espectro de frequência, relativamente não afetado pelo tráfego ou mesmo pequenos terremotos.

    "Espero que os escaladores e qualquer pessoa que tenha a sorte de ficar na sombra desse gigante de pedra o vejam sob uma nova luz no futuro, "Geimer diz." Tal como acontece com a paisagem desértica em que reside, A Torre Castleton é dinâmica e energética, respondendo sutilmente às mudanças no ambiente circundante. "


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