p Quando a maré costeira estourar, pode revelar lindas ondulações na areia temporariamente exposta. Esses mesmos padrões ondulantes também podem ser vistos na antiguidade, fundos marinhos petrificados que foram expostos em várias partes do mundo e preservados por milhões ou mesmo bilhões de anos. p Os geólogos procuram nas antigas ondulações de areia pistas sobre as condições ambientais em que se formaram. Por exemplo, o espaçamento entre as ondulações é proporcional à profundidade da água e ao tamanho das ondas que moldaram as ondulações subjacentes.

p Mas as ondulações da areia nem sempre são perfeitamente paralelas, cópias carbono uns dos outros, e pode exibir várias torções e ondulações. Podem ser mais sutis, desvios ou defeitos aparentemente aleatórios nos dizem algo sobre as condições em que um fundo do mar arenoso se formou.

p A resposta, de acordo com pesquisadores do MIT e de outros lugares, é sim. Em um artigo publicado online e aparecendo na edição de 1º de outubro de Geologia , a equipe relata que alguns defeitos comuns encontrados em fundos marinhos antigos e modernos estão associados a certas condições de ondas. Em particular, suas descobertas sugerem que os defeitos de ondulação que se assemelham a ampulhetas, ziguezagues, e diapasões provavelmente foram moldados em períodos de fluxo ambiental, por exemplo, durante fortes tempestades, ou mudanças significativas nos fluxos das marés.

p "O tipo de defeito que você vê nas ondulações pode dizer o quão dramáticas as mudanças nas condições climáticas foram na época, "diz Taylor Perron, professor associado de geologia e chefe associado do Departamento da Terra do MIT, Ciências Atmosféricas e Planetárias (EAPS). "Podemos usar esses defeitos como impressões digitais para saber não apenas quais eram as condições médias no passado, mas como as coisas estavam mudando. "

p Defeitos de ondulação em leitos de areia antigos também podem influenciar a forma como os fluidos fluem através de rochas sedimentares, incluindo reservatórios subterrâneos que retêm água, óleo e gás, ou mesmo dióxido de carbono armazenado, de acordo com Perron.

p Além disso, ele diz, os padrões de ondulação na areia moderna agem para tornar o fundo do mar áspero, desacelerando as correntes oceânicas perto da costa. Saber como as ondulações mudam em resposta à mudança das ondas e marés pode, portanto, ajudar a prever a erosão costeira e as inundações.

p Os co-autores de Perron estão no papel:a ex-estudante de pós-graduação do MIT Kimberly Huppert '11, Ph.D. '17, ex-graduando e pós-doutoranda Abigail Koss '12, Paul Myrow, do Colorado College, e o ex-aluno de graduação Andrew Wickert '08 da Universidade de Minnesota.

p Rugas preservadas

p A equipe começou a investigar a importância dos defeitos de ondulação há vários anos, quando Myrow, que na época estava passando seu ano sabático no MIT, mostrou a Perron algumas fotos que ele havia tirado de rochas sedimentares gravadas com ondulações e sulcos. As rochas eram, na verdade, antigos leitos de areia com centenas de milhões de anos.

p Ondulações esculpidas por ondas se formam à medida que as ondas viajam pela superfície de um corpo de líquido. Essas ondas fazem com que a água abaixo da superfície circule ao redor e ao redor, gerando fluxos oscilantes que pegam os grãos de areia e os depositam em um processo que eventualmente abre calhas e sulcos em todo o leito de areia.

p Mas como esses padrões delicados poderiam ser preservados por milhões de anos? Perron diz que vários processos podem basicamente definir ondulações. Por exemplo, se o nível da água cair de repente, pode deixar as ondulações de um leito de areia expostas ao ar, secá-los e endurecê-los até certo ponto, de modo que eles mantiveram seus padrões mesmo enquanto mais sedimentos lentamente se acumulavam sobre eles ao longo de bilhões de anos.

p De forma similar, se um sedimento mais fino como lama ou lodo cobrir um leito de areia, como depois de uma grande tempestade, esses sedimentos podem cobrir as ondulações existentes. Como Perron explica, isso iria essencialmente "blindá-los, evitando que as ondas erodam as ondulações antes que mais sedimentos as enterrem. "Com o tempo, os sedimentos se transformam em rocha à medida que são enterrados nas profundezas da superfície da Terra. Mais tarde, a rocha que recobre as ondulações pode naturalmente sofrer erosão, expondo as ondulações preservadas na superfície novamente.

p Ao olhar fotos de ondulações de areia, Perron e Myrow notaram pequenos defeitos semelhantes a diapasões, ziguezagues, e ampulhetas, em bancos de areia antigos e modernos.

p "As pessoas já notaram esses defeitos antes, mas nos perguntamos, eles são apenas aleatórios, ou eles realmente contêm alguma informação? ”Perron diz.

p Remando através das ondas

p Os pesquisadores começaram a estudar as várias condições de onda que geram certos padrões de ondulação e defeitos. Para fazer isso, eles construíram um tanque de ondas de acrílico medindo 60 centímetros de largura, 50 centímetros de profundidade, e 7 metros de comprimento. Em uma extremidade do tanque, eles anexaram uma pá movida a motor, que balançava para frente e para trás para gerar ondas que viajavam pelo tanque.

p Na outra extremidade do tanque, eles ergueram uma "praia" inclinada artificial coberta por uma malha de polímero. Essa configuração serviu para minimizar quaisquer reflexos de ondas:quando uma onda bateu na praia artificial, a energia dissipada dentro da malha em vez de espirrar de volta e influenciar as ondas que se aproximam.

p A equipe encheu o tanque com um leito de areia fina de 5 centímetros de espessura e água suficiente para atingir 40 centímetros de profundidade. Para cada experimento, eles ajustaram o remo para balançar para frente e para trás a uma distância constante, e registrou o leito de areia como ondulações formadas. Em um determinado ponto, eles observaram que as ondulações - e, em particular, o espaçamento entre as ondulações - atinge um nível estável, padrão consistente. Eles registraram este espaçamento, junto com a velocidade e amplitude da raquete, e então, mais de 32 execuções experimentais, aumentou ou diminuiu o movimento do remo, fazendo com que as ondulações se transformem novamente em um espaçamento mais largo ou mais estreito.

p Interessantemente, eles descobriram isso, no processo de ajuste a um novo espaçamento, ondulações formadas defeitos intermediários semelhantes a ziguezagues, ampulhetas, e diapasões, dependendo das condições de onda definidas pelo remo do tanque.

p Conforme os pesquisadores encurtaram o movimento de vaivém do remo, isso criou ondas mais curtas, ondulações mais estreitas, e padrões que se assemelhavam a ampulhetas. Se o movimento da raquete fosse encurtado ainda mais - criando mais rápido, ondas mais curtas - um padrão de "cristas secundárias, "em que as ondulações existentes pareciam formar ondulações" sombreadas "temporárias em ambos os lados, assumiu. Quando os pesquisadores ampliaram o movimento do remo, gerando ondas mais longas, as ondulações formaram padrões em ziguezague à medida que mudaram para um espaçamento mais amplo.

p "Se você vir esses tipos de defeitos na natureza, argumentamos que o fundo do mar estava passando por algum tipo de mudança nas condições climáticas, marés, ou alguma outra coisa que afetou a profundidade da água ou ondas, provavelmente ao longo de horas ou dias, "Perron diz." Por exemplo, se você está vendo muitas cristas secundárias, você pode dizer que houve uma mudança muito grande nas ondas, em oposição a uma mudança menor, que pode lhe dar ampulhetas em vez disso. "

p Os pesquisadores observaram que em todos os cenários, padrões semelhantes a diapasões surgiram, mesmo depois que as ondulações atingiram um novo, espaçamento estável.

p "Esses diapasões tendem a ficar por muito tempo, "Perron diz." Se você ver isso na rocha moderna ou antiga, eles sugerem que o fundo do mar sofreu uma mudança, mas então as condições permaneceram estáveis, e a cama demorou muito para se ajustar. "

p Daqui para frente, Perron diz que os geólogos podem usar os resultados da equipe como um projeto para conectar certos defeitos de ondulação com as condições da água que podem tê-los criado, tanto no ambiente moderno quanto no passado antigo.

p "Achamos que esses pequenos defeitos podem dizer muito mais sobre um ambiente antigo do que apenas o tamanho médio das ondas e a profundidade da água, "Perron diz." Eles poderiam dizer se era um ambiente que tinha marés grandes o suficiente para mudar tanto as ondulações, ou se um lugar estava passando por tempestades periódicas, até bilhões de anos atrás. E se encontrarmos ondulações de ondas antigas em Marte, saberemos como lê-los. "