É um tropo comum em filmes de desastre:um terremoto acontece, fazendo com que o solo se abrisse e engolisse pessoas e carros inteiros. A terra aberta pode criar um drama cinematográfico, mas os cientistas do terremoto há muito sustentam que isso não acontece.

Exceto, pode, de acordo com uma nova pesquisa experimental da Caltech.

O trabalho, aparecendo no jornal Natureza em 1 de maio, mostra como a terra pode se abrir - e depois fechar rapidamente - durante terremotos ao longo de falhas de impulso.

As falhas de impulso foram o local de alguns dos maiores terremotos do mundo, como o terremoto Tohoku de 2011 na costa do Japão, que danificou a usina nuclear de Fukushima. Eles ocorrem em áreas fracas da crosta terrestre, onde uma placa de rocha se comprime, deslizando para cima e sobre ele durante um terremoto.

Uma equipe de engenheiros e cientistas da Caltech e da École normale supérieure (ENS) em Paris descobriram que rupturas rápidas que se propagam em direção à superfície da Terra ao longo de uma falha de impulso podem fazer com que um lado da falha se desvie do outro, abrindo uma lacuna de até alguns metros que então se fecha.

Terremotos de falha de impulso geralmente ocorrem quando duas placas de rocha pressionam uma contra a outra, e a pressão supera o atrito que os mantém no lugar. Há muito se supõe que, em profundidades rasas, as placas apenas deslizam umas contra as outras por uma curta distância, sem abrir.

Contudo, pesquisadores que investigaram o terremoto Tohoku descobriram que não apenas a falha escorregou em profundidades rasas, isso aconteceu em até 50 metros em alguns lugares. Esse grande movimento, que ocorreu apenas offshore, desencadeou um tsunami que causou danos a instalações ao longo da costa do Japão, inclusive na Usina Nuclear de Fukushima Daiichi.

No artigo da Nature, a equipe levanta a hipótese de que a ruptura do terremoto Tohoku propagou-se pela falha e - uma vez que se aproximou da superfície - fez com que uma laje de rocha se desviasse de outra, abrindo uma lacuna e removendo momentaneamente qualquer atrito entre as duas paredes. Isso permitiu que a falha escorregasse 50 metros.

Essa abertura da falha era considerada impossível.

"Na verdade, isso está embutido na maioria dos modelos de terremotos de computador atualmente. Os modelos foram programados de uma forma que determina que as paredes da falha não possam se separar umas das outras, "diz Ares Rosakis, Theodore von Kármán Professor de Aeronáutica e Engenharia Mecânica da Caltech e um dos autores seniores do artigo da Nature. "As descobertas demonstram o valor da experimentação e da observação. Os modelos de computador só podem ser tão realistas quanto suas suposições embutidas permitem que sejam."

A equipe internacional descobriu o fenômeno de torção simulando um terremoto em uma instalação da Caltech que foi apelidada não oficialmente de "Túnel de Vento Sismológico". A instalação começou como uma colaboração entre Rosakis, um engenheiro estudando como os materiais falham, e Hiroo Kanamori, um sismólogo explorando a física dos terremotos e um co-autor do estudo da Nature. "O ambiente de pesquisa Caltech nos ajudou muito a ter uma estreita colaboração entre diferentes disciplinas científicas, "Kanamori disse." Nós sismólogos nos beneficiamos muito com a colaboração com o grupo do professor Rosakis, porque muitas vezes é muito difícil realizar experimentos para testar nossas idéias em sismologia. "

Na instalação, os pesquisadores usam diagnósticos ópticos avançados de alta velocidade para estudar como ocorrem as rupturas dos terremotos. Para simular um terremoto de falha de impulso no laboratório, os pesquisadores primeiro cortaram pela metade um bloco transparente de plástico que tem propriedades mecânicas semelhantes às da rocha. Eles então juntam as peças quebradas sob pressão, simulando a carga tectônica de uma falha geológica. Próximo, eles colocam um pequeno fusível de fio de níquel-cromo no local onde querem que seja o epicentro do terremoto. Quando eles dispararam o fusível, o atrito na localização do fusível é reduzido, permitindo que uma ruptura muito rápida se propague até a falha em miniatura. O material é fotoelástico, o que significa que mostra visualmente - por meio da interferência da luz à medida que viaja no material transparente - a propagação das ondas de estresse. O terremoto simulado é registrado por câmeras de alta velocidade e o movimento resultante é capturado por velocímetros a laser (sensores de velocidade de partículas).

"Este é um ótimo exemplo de colaboração entre sismólogos, tectonistas e engenheiros. E não para colocar um ponto muito claro sobre isso, Colaboração EUA / França, "diz Harsha Bhat, co-autor do artigo e cientista pesquisador da ENS. Bhat foi anteriormente um pesquisador de pós-doutorado na Caltech.

A equipe ficou surpresa ao ver que, quando a ruptura atingiu a superfície, a falha se abriu e depois se fechou. Simulações de computador subsequentes - com modelos que foram modificados para remover as regras artificiais contra a abertura da falha - confirmaram o que a equipe observou experimentalmente:uma laje pode torcer violentamente para longe da outra. Isso pode acontecer tanto em terra quanto em falhas de impulso subaquáticas, o que significa que este mecanismo tem o potencial de mudar nossa compreensão de como os tsunamis são gerados.

O artigo é intitulado "Evidências experimentais de que rupturas de terremotos de impulso podem abrir falhas".