Ela decodifica terremotos de vulcões submarinos (e Taylor Swift) | Revista Quanta

Muitas vezes pensamos nos vulcões como maravilhas de arranha-céus, mas esses portais para o submundo geológico também residem debaixo d'água. Infelizmente, os vulcões submarinos são mais difíceis de estudar do que os seus irmãos terrestres. Mas seria difícil encontrar alguém mais encantado por eles - e mais obstinadamente determinado a estudá-los - do que Jackie Caplan Auerbach.

Vulcanologista da Western Washington University, Caplan-Auerbach também é sismólogo, alguém que usa os tremores dos terremotos para entender a geofísica. E acontece que os vulcões ativos são prodigiosos produtores de terremotos; eles fazem tanto barulho sísmico quanto conseguem. Para Caplan-Auerbach, esse ruído é música para os seus ouvidos científicos – dados que podem ser usados ​​para aprender sobre o funcionamento interno do nosso planeta.

Ouvir essas canções vulcânicas não significa apenas saciar uma curiosidade científica isolada. Quando um vulcão submarino no Pacífico Sul chamado Hunga Tonga-Hunga Ha'apai catastroficamente explodiu em janeiro de 2022, produziu um tsunami regional devastador, fez a atmosfera vibrar como a superfície de um tambor e enterrou em cinzas a principal ilha do Reino de Tonga. Caplan-Auerbach e seus colegas esperam que, ao estudar a trilha sonora de erupções tão violentas, possam aprender o suficiente sobre a física por trás dos paroxismos para aliviar os impactos de futuros desastres vulcânicos.

Revista Quanta conversou com Caplan-Auerbach para discutir sua jornada na geofísica e como é estudar as melodias dessas montanhas magmáticas. A entrevista foi condensada e editada para maior clareza.

Como você descreve o que você faz?

Estudo os terremotos que ocorrem em sistemas vulcânicos, que descrevo como as canções do vulcão. Sempre adorei som. E sempre adorei ressonância e ondas estacionárias. Um exemplo clássico de ondas estacionárias é quando você pega uma cerveja e sopra por cima da garrafa, e ela zumbe - ou é quando você passa o dedo no topo da sua taça de vinho, o que é mais do meu gosto embriagado, e a taça canta. Tudo tem um zumbido associado à sua forma e às suas propriedades materiais, e os vulcões não são diferentes. Seus conduítes têm zumbidos.

Não sei porquê, mas essa ciência sempre me atraiu muito. Isso foi exatamente o que eu adorei, e posso fazer isso em vulcões.

Você tem falado anteriormente com Quanta, para uma história sobre como os terremotos dentro dos vulcões podem revelar se a rocha derretida está se acumulando em profundidade ou se movendo em direção à superfície, talvez levando a uma erupção. Mas como você espiona vulcões subaquáticos? 

Os oceanos em geral são difíceis de estudar. Você não pode ver muito longe; é muito difícil largar os instrumentos. Está frio. É alta pressão. É salgado. As coisas corroem e implodem.

Se quisermos monitorar vulcões submarinos, podemos colocar instrumentos lá fora. Na maioria das vezes, lançamos instrumentos ao mar, incluindo sismógrafos; depois vamos embora e voltamos, recuperamos os instrumentos e vemos o que aconteceu enquanto estávamos fora. Mas se quisermos obter informações em tempo real, normalmente temos que estabelecer um cabo instrumentado, e os custos são astronômicos.

Que tipos de instrumentos você pode usar? 

Hidrofones, ou ouvidos mecânicos que ouço para todos os tipos de ruídos subaquáticos, são uma ferramenta maravilhosa. Há uma zona a cerca de um quilómetro debaixo de água onde o som fica preso. Se você tiver um hidrofone lá, ele poderá ouvir sons literalmente a milhares de quilômetros de distância. Você pode configurar um array que diga: 'Ah, esse som está vindo daqui e aquele som está vindo de lá.' Você pode ouvir terremotos, pode ouvir deslizamentos de terra, pode ouvir erupções vulcânicas, pode ouvir baleias, pode ouvir navios - Deus, os navios fazem barulho. E você pode transmitir as músicas da atividade vulcânica.

Num mundo ideal, você ainda teria seus sismógrafos no próprio vulcão. Mas apenas um hidrofone pode lhe dizer muito. Hidrofones foram implantados várias vezes na área de Tonga e é uma ferramenta que eu adoraria usar mais.

Imagino que, debaixo ou acima da água, cada nova erupção é como ouvir pela primeira vez um novo dialeto, que precisa de tradução.

Certo. Quando teremos um fluxo de lava se aproximando da costa, versus quando teremos um fluxo de lava mais semelhante a um rio pingando? Não sabemos como identificar esse tipo de coisa a princípio. É por isso que a ciência é divertida. A parte divertida é dizer: não sei, e como posso descobrir?

O que há nos vulcões submarinos que o fascina?

Eles nos mostram que existem coisas extraordinárias que acontecem debaixo d’água e que nem sequer temos conhecimento. Isso me faz sentir que não somos tão relevantes, o que acho maravilhoso. Este planeta não está aqui para nós. Este planeta está fazendo suas próprias coisas.

Existem erupções ou terremotos que não apresentam esse dilema emocional?

eu falo sobre o Terremoto Denali de 2002 como o terremoto perfeito: foi enorme, teve impactos incríveis, respondeu a muitas perguntas sobre como funciona aquela falha, mas não matou ninguém. Foi esse evento de quase magnitude 8.0 que deixou você genuinamente entusiasmado sem culpa.

Essa é outra coisa boa sobre os vulcões submarinos. Com exceção deste otário em Tonga, na maior parte das vezes, as pessoas não são impactadas por eles.

Você já se sentiu tentado a se especializar em algo diferente de vulcões subaquáticos?

Quando fui para a Universidade do Havaí, estava debatendo entre fazer geofísica marinha e ciências planetárias. Eu estava tipo, oh meu Deus, eu poderia estudar o Olympus Mons, o vulcão mais alto de Marte. Mas no meu segundo semestre, fiz um cruzeiro de pesquisa de 28 dias na Bacia de Lau, no Pacífico Sul, e isso assinou, selou e entregou geofísica marinha. Eu adoro estar em navios. Então eu pensei, que se dane essa coisa planetária.

Por mais maravilhosos que sejam, os vulcões subaquáticos às vezes podem inspirar horror. Isto foi demonstrado em Janeiro de 2022 pelos violentos Hunga Tonga-Hunga Ha'erupção apai - que, embora tenha começado debaixo d'água, se deu a conhecer ao explodir imediatamente acima da superfície do mar e abrir um buraco na atmosfera da Terra. Como se mantém o seu fascínio por vulcões e terremotos diante desses desastres?

Esse é um dos desafios do estudo dos riscos naturais: como posso estar tão entusiasmado com a ciência e não seja desrespeitoso para as pessoas que foram impactadas negativamente? E isso é muito difícil. Quando fico todo feliz com essas coisas, pode ser também porque ainda não trabalhei em uma erupção que foi devastadora.

A onda de choque da erupção de Tonga tsunamis desencadeados do outro lado do mundo, tanto no Oceano Atlântico quanto no Mar Mediterrâneo – algo que até então era apenas uma possibilidade teórica, certo? 

Sim. A erupção de Tonga confirmou que tsunamis podem ser causados por ondas de gravidade atmosférica. Isso é incompreensível.

Já passaram quase dois anos desde aquele extraordinário explosivo erupção. A pesquisa sobre esse evento impulsionou a ciência da vulcanologia de alguma forma?

Sim. A maior parte do vulcão é bastante intacto, e isso é uma loucura. E o material que saiu dele – os detritos vulcânicos ejetados – viajou até agora debaixo d'água. Com um evento grande e incomum como este, acho que isso reescreve e redireciona nossas questões. Acho que esta erupção levanta questões que talvez não tivéssemos feito antes. Principalmente, como acontece todo esse poder explosivo sem que o edifício se destrua?

Portanto, embora erupções proeminentes possam ser perigosas, a vantagem é que fornecem aos cientistas pistas sobre a forma como os vulcões funcionam.

Certo. Às vezes encontramos essas pistas porque usamos uma tecnologia diferente. Às vezes os encontramos porque o planeta nos oferece um presente. E sinto que erupções como esta, até certo ponto – e no que diz respeito às pessoas que são impactadas negativamente – são cientificamente uma espécie de presente.

Neste verão, sua pesquisa chamou a atenção de um grupo inesperado: os Swifties.  

Oh meu Deus. Não me arrependo de nada disso.

Taylor Swift se apresentou no Lumen Field em Seattle nos dias 22 e 23 de julho, e você deu uma olhada nas ondas sísmicas geradas pelos shows. De acordo com teu análise, essas performances produziram atividade sísmica mensurável, tal como um pequeno terremoto. E ganhou muito pressione a atenção. Como foi isso?

Não sou mais a pessoa que estuda vulcões. Sou a pessoa conhecida pelo Swift Quake. É totalmente ridículo. As pessoas perguntaram: Taylor Swift entrou em contato? Não, Taylor Swift não entrou em contato. 

Você é apresentando seu trabalho sobre o Swift Quake no encontro da União Geofísica Americana em São Francisco, em dezembro. O que você vai revelar?

Os dados são tão legais. Você pode identificar músicas individuais como “Blank Space” e “Shake It Off” identificando suas batidas por minuto – seu ritmo – usando um sismômetro. E somos capazes de distinguir coisas como música amplificada, ou a banda, ou o comportamento do público. Eles têm características sísmicas realmente distintas e interessantes.

Isso não é muito diferente de identificar diferentes tipos de atividade dentro de vulcões subaquáticos.

Certo. Diferentes ritmos de terremotos vulcânicos correspondem a diferentes tipos de atividade vulcânica, desde o movimento do magma que atravessa as rochas até deslizamentos de terra. E há pessoas que estão realmente intrigadas com o Swift Quake que não são cientistas, e quando se trata de ciência, qualquer coisa que capte o interesse do público é ótima. Isso me deixa muito feliz. 

Muitas pessoas pensam em um vulcanologista como alguém que escala montanhas de fogo e coleta amostras de rocha sólida e lava borbulhante. Mas usar terremotos para “ouvir” magma, gases e Swifties também envolve muita física – e parece que você é um físico de coração. Então, o que veio primeiro para você: os vulcões ou a física?

Meu pai era formado em medicina, mas sempre gostou de astronomia. Quando visitávamos a casa dele, sentávamos do lado de fora, ele tinha um telescópio e conversávamos sobre as estrelas. Eu adorava astronomia e astrofísica. Fundamentalmente, adorei a física. Lembro-me de que na minha aula de física do primeiro ano estávamos literalmente de pé e torcendo por uma derivação.

Parece um pouco como assistir a um grande truque de mágica sendo realizado. 

Era! Lembro que houve duas palestras que foram mágicas. Uma delas era provar que a velocidade da luz era constante, que não dependia de um referencial. E foi totalmente mágico que esse número tenha saído da matemática. E a outra foi quando derivamos E = mc². Foi tão legal.

Todo mundo parece pensar que viemos para a geologia porque adoramos viagens de campo. Mas o que me pegou foi essa derivação. E às vezes acho que deveríamos celebrar a beleza disso, porque para algumas pessoas isso é o suficiente. Isso é cativante. Adoro estar em campo, adoro usar sismógrafos e estar em navios. Mas acho que também deveríamos celebrar a beleza que é a física.