Arquivos empoeirados inspiram nova história sobre o terremoto de Charleston em 1886
A foto tirada no dia seguinte ao terremoto de Charleston em 1886 parece capturar um deslocamento da ferrovia para a direita. A análise computacional da cena revela distâncias (em metros) e deslocamentos na cena que contam uma história diferente. A pista foi dobrada em uma curva por cerca de 10 centímetros de compressão longitudinal. A inserção mostra a mesma trilha em 2023. Crédito:Bilham e Hough No final de 31 de agosto de 1886, enquanto muitas pessoas dormiam, um grande terremoto abalou Charleston, na Carolina do Sul, e a região circundante, derrubando edifícios, deformando trilhos de trem e fazendo com que a areia "fervesse" ou borbulhasse devido à liquefação. Quando o tremor parou, aproximadamente 2.000 estruturas foram danificadas e pelo menos 60 pessoas perderam a vida.
O terremoto de Charleston de 1886 foi um dos terremotos mais poderosos que atingiu o leste dos Estados Unidos, com tremores sentidos em lugares tão distantes quanto Boston, Chicago e Nova Orleans. Desde 1670, quando os europeus se estabeleceram em Charleston, até aquela época, a região experimentou apenas atividades sísmicas menores ocasionais.
Enquanto os tremores secundários abalavam a região, geólogos e engenheiros correram para o campo, registrando notas detalhadas e tirando fotografias dos danos. As suas observações capturaram perturbações no solo com detalhes impressionantes, mas os cientistas ainda não compreenderam completamente a relação entre terramotos e falhas, por isso não foram capazes de juntar as peças da história completa.
“O momento do terremoto de Charleston foi único”, disse Susan Hough, sismóloga do Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS). "Se isso tivesse acontecido 75 anos antes, teríamos menos cientistas treinados e capazes de entrar em ação. Se tivesse acontecido dez anos depois, os sismogramas provavelmente teriam registrado o tremor."
Mais de um século após o terremoto, Roger Bilham, pesquisador da Hough e do CIRES, pesquisador da CU Boulder, seguiu a trilha, com base nos registros originais e nas tentativas mais recentes de juntar as peças da história do terremoto mortal.
"Embora uma dúzia de possíveis falhas tenham sido identificadas sob os pântanos que cercam Charleston, a falha real que se rompeu no terremoto permaneceu um mistério", disse Bilham.
A pesquisa da equipa em documentos históricos levou a novas descobertas emocionantes sobre o terramoto de Charleston – desde a falha que pode ser responsável até à magnitude e deformação no solo.
O seu trabalho, publicado numa série de quatro artigos em 2023 e 2024, fornece um exemplo de como os cientistas podem usar documentos históricos para descascar as camadas de outros mistérios geológicos. E no interior das placas continentais, onde a actividade sísmica é menos frequente, o trabalho pode ajudar as comunidades a avaliar melhor o seu risco de futuros sismos.
Evidências de campo revelam falhas
Hough e Bilham começaram sua investigação do terremoto de Charleston investigando profundamente os relatos escritos do evento, incluindo os de Earle Sloan, um engenheiro de minas que fez anotações e medições meticulosas dos danos a três ferrovias que irradiavam de Charleston. Eles suspeitavam que escondidas nas anotações de Sloan havia pistas que poderiam ajudá-los a identificar a falha responsável pelo terremoto.
Mas houve alguns obstáculos que eles tiveram que superar primeiro.
“Converter os números numa história convincente acabou por ser um pesadelo”, explicou Bilham. "As notas de 1886 incluíam inadvertidamente erros de digitação e erros de digitação que mudavam as posições das fivelas indiscriminadamente para cá e para lá."
Em 2022, a equipe viajou para Charleston na esperança de resolver a confusão. Eles se concentraram em uma seção da ferrovia em Summerville, onde graves perturbações nos trilhos foram relatadas em 1886. Bilham sugeriu que usassem métodos de GPS para estabelecer os locais das observações, que Sloan havia registrado usando marcos ferroviários.
Para sua surpresa, os cientistas identificaram um deslocamento de 4,5 metros (14,8 pés) para a direita no que deveria ser uma milha em linha reta. No início, os cientistas não conseguiram acreditar no tamanho do deslocamento, mas após uma leitura mais atenta das notas de Sloan, descobriram que ele também havia descrito um deslocamento no mesmo local. O deslocamento provavelmente significava que uma falha abaixo dos trilhos havia se movido. Os geólogos modernos identificaram a falha de Summerville naquele local, mas ninguém a relacionou ao terremoto de 1886.
“Foi um momento de sorte que abriu uma dimensão totalmente nova para o projeto”, disse Hough.
Quando analisaram mapas históricos da área, Bilham e Hough também descobriram que Summerville parecia ter subido 1 metro (3,3 pés) após o terremoto, enquanto as docas nas proximidades de Fort Dorchester permaneceram intactas desde a sua construção no século XVII. As descobertas confirmaram que algo importante ocorreu perto de Summerville em 1886.
Um novo modelo para identificar o culpado
Para identificar a falha responsável pelo terremoto de Charleston de 1886, os cientistas construíram um modelo matemático de ruptura para o movimento na falha de Summerville que poderia explicar as evidências arqueológicas e geológicas, incluindo o deslocamento correto nos trilhos da ferrovia e a elevação em Summerville.
Bilham e Hough descobriram que o movimento ao longo de uma falha de Summerville voltada para oeste poderia explicar por que a cidade está situada mais acima dos pântanos circundantes. O modelo apontou para uma magnitude de 7,3, o que é consistente com a grande área “sentida” do terremoto e estimativas anteriores. Eles publicaram seus resultados no The Seismic Record em 2023.
“Acontece que você pode juntar as peças para identificar a falha que causou o terremoto e chegar a um modelo detalhado de como a falha se rompeu”, disse Hough. "Foi a primeira vez que alguém fez isso no terremoto de Charleston."
Depois de identificar o potencial culpado, Hough e Bilham voltaram a sua atenção para os impactos no terreno. Usando a localização da falha, eles simularam como poderia ter sido o tremor em diferentes locais e compararam os resultados com observações de registros antigos. A comparação, publicada no Boletim da Sociedade Sismológica da América em janeiro de 2024, apoia a magnitude proposta de 7,3.
Trilhas deformadas preservam ondas sísmicas
Bilham continuou a investigar os documentos históricos para descobrir por que os trilhos da ferrovia a 32 quilômetros de Summerville foram empenados e destruídos.
“Foi um empreendimento monumental”, disse Hough. "Foi como se Sloan tivesse passado a tocha através dos tempos para Roger."
Uma fotografia antiga, tirada no dia seguinte ao terremoto de Charleston, mostrava o que parecia ser um deslocamento da linha férrea onde ela cruzava um pântano baixo. Muitos cientistas usaram a foto para inferir falhas na área.
Os cientistas construíram uma visão virtual em 3D do trilho deformado da ferrovia usando medições precisas de mil pontos na foto original, que sobreviveu nos arquivos do Museu de Charleston. O trabalho levou a outra conclusão impressionante:os trilhos empenados ao redor de Charleston registraram coletivamente a contração e a compressão das ondas sísmicas provenientes do epicentro do terremoto.
“Conseguimos mostrar que ocorreram curvaturas em todos os lugares onde a linha foi comprimida mais do que o permitido pelas juntas de expansão e que a linha se partiu onde os parafusos de expansão quebraram”, disse Bilham.
O trabalho também foi publicado no Boletim da Sociedade Sismológica da América .
O panorama geral
Os esforços de Hough e Bilham mostram que mesmo depois de 137 anos, os cientistas ainda podem aprender coisas novas sobre o terramoto de Charleston e contribuir para uma compreensão mais ampla da actividade sísmica na região.
“Charleston é um tijolo na parede”, disse Hough. “Agora, entendemos um evento em um local, mas ainda há muito trabalho a ser feito para reunir o quadro geral”.
Os terremotos intraplacas, como o de Charleston, diferem de seus equivalentes, que ocorrem onde grandes pedaços da crosta terrestre se esfregam uns contra os outros. Não existe um padrão único para explicar por que ocorrem e, muitas vezes, cada evento requer uma investigação única. Mas Hough espera que o seu trabalho inspire os cientistas a olharem mais profundamente – para o passado e para o futuro.
“Há uma tendência de presumir que todo o conhecimento está na Internet e prontamente disponível”, disse Hough. “Nossos esforços confirmam o valor que pode haver em considerar as empoeiradas fontes originais de dados.”
