As imperfeições microscópicas nos cristais de rocha nas profundezas da superfície da Terra desempenham um fator decisivo na forma como o solo se move lentamente e se reconfigura após os grandes terremotos, diz nova pesquisa envolvendo a Universidade de Cambridge.

As tensões resultantes desses defeitos - que são pequenas o suficiente para romper os blocos de construção atômicos de um cristal - podem transformar a forma como as rochas quentes sob a crosta terrestre se movem e, por sua vez, transferem a tensão de volta para a superfície da Terra, começando a contagem regressiva para o próximo terremoto.

O novo estudo, publicado em Nature Communications , é o primeiro a mapear os defeitos do cristal e os campos de força circundantes em detalhes. "Eles são tão pequenos que só conseguimos observá-los com as mais recentes técnicas de microscopia, "disse o autor principal, Dr. David Wallis, do Departamento de Ciências da Terra de Cambridge, "Mas está claro que eles podem influenciar significativamente como as rochas profundas se movem, e até mesmo governar quando e onde o próximo terremoto acontecerá. "

Ao compreender como esses defeitos de cristal influenciam as rochas do manto superior da Terra, os cientistas podem interpretar melhor as medições dos movimentos do solo após terremotos, que fornecem informações vitais sobre onde o estresse está aumentando e, por sua vez, onde futuros terremotos podem ocorrer.

Terremotos acontecem quando pedaços da crosta terrestre de repente passam uns pelos outros ao longo de falhas, liberando energia armazenada que se propaga pela Terra e a faz tremer. Este movimento é geralmente uma resposta ao acúmulo de forças tectônicas na crosta terrestre, fazendo com que a superfície se curve e, eventualmente, se rompa na forma de um terremoto.

Seu trabalho revela que a forma como a superfície da Terra se acomoda após um terremoto, e armazena o estresse antes de um evento repetido, em última análise, pode ser atribuído a pequenos defeitos em cristais de rocha das profundezas.

"Se você puder entender a rapidez com que essas rochas profundas podem fluir, e quanto tempo levará para transferir o estresse entre diferentes áreas em uma zona de falha, então podemos ser capazes de obter melhores previsões de quando e onde o próximo terremoto acontecerá, "disse Wallis.

A equipe submeteu cristais de olivina - o componente mais comum do manto superior - a uma gama de pressões e temperaturas para replicar as condições de até 100 km abaixo da superfície da Terra, onde as rochas são tão quentes (cerca de 1250oC) que se movem como xarope.

Wallis compara seus experimentos a um ferreiro trabalhando com metal quente - nas temperaturas mais altas, suas amostras brilhavam, incandescentes e flexíveis.

Eles observaram as estruturas de cristal distorcidas usando uma forma de alta resolução de microscopia eletrônica, chamado de difração de retroespalhamento de elétrons, que Wallis foi pioneiro em materiais geológicos.

Seus resultados lançam luz sobre como as rochas quentes no manto superior podem misteriosamente mudar de um fluxo quase como um xarope imediatamente após um terremoto para se tornarem grossas e lentas com o passar do tempo.

Esta mudança na espessura - ou viscosidade - transfere o estresse de volta para as rochas frias e quebradiças na crosta acima, onde se acumula - até o próximo terremoto acontecer.

O motivo dessa mudança de comportamento permanece uma questão em aberto, "Sabemos que os processos em microescala são um fator-chave no controle de terremotos por um tempo, mas tem sido difícil observar esses pequenos recursos com detalhes suficientes, "disse Wallis." Graças a uma técnica de microscopia de última geração, conseguimos olhar para a estrutura de cristal de quente, rochas profundas e rastreie a importância desses minúsculos defeitos. "

Wallis e co-autores mostram que irregularidades nos cristais tornam-se cada vez mais emaranhadas com o tempo; lutando por espaço devido aos seus campos de força concorrentes - e é esse processo que faz com que as rochas se tornem mais viscosas.

Até agora, pensava-se que esse aumento na viscosidade era devido ao empuxo e tração dos cristais entre si, em vez de ser causado por defeitos microscópicos e seus campos de estresse dentro dos próprios cristais.

A equipe espera aplicar seu trabalho para melhorar os mapas de risco sísmico, que costumam ser usados ​​em áreas tectonicamente ativas, como o sul da Califórnia, para estimar onde ocorrerá o próximo terremoto. Modelos atuais, que geralmente se baseiam nos locais onde os terremotos ocorreram no passado, e onde o estresse deve estar aumentando, leve em consideração apenas as mudanças mais imediatas em uma zona de falha e não considere mudanças graduais de tensão nas rochas que fluem nas profundezas da Terra.

Trabalhando com colegas da Universidade de Utrecht, Wallis também planeja aplicar suas novas restrições de laboratório a modelos de movimentos de solo após o perigoso terremoto de 2004 que atingiu a Indonésia, e o terremoto no Japão em 2011 - ambos os quais desencadearam tsunamis e causaram a perda de dezenas de milhares de vidas.