GOCE: o primeiro sismómetro em órbita

Os tremores de terra não só criam ondas sísmicas que viajam através do interior da Terra, como os grandes sismos fazem também vibrar a superfície do planeta como se fosse um tambor. Isto produz ondas sonoras que se deslocam para cima, através da atmosfera. 

A amplitude dessas ondas muda de centímetros à superfície da Terra para quilómetros na atmosfera fina, a altitudes de 200-300 quilómetros. 

Apenas as ondas sonoras de baixa freqüência – os infrassons - chegam a estas alturas. Isto causa movimentos verticais que expandem e contraem a atmosfera por aceleração de partículas de ar. 

A 11 de março de 2011, 20 mil pessoas morreram no sismo e tsunami que devastou a costa nordeste do Japão. Novos estudos revelaram agora que esse grande sismo também foi sentido no espaço pelo satélite da ESA GOCE.

Desde que foi lançado, em 2009, o GOCE tem mapeado a gravidade da Terra com uma precisão inigualável, sendo o satélite de observação a orbitar a mais baixa altitude. Mas a cerca de 270 quilómetros da Terra, o GOCE tem de lidar com a resistência do ar, uma vez que atravessa restos de atmosfera. 

Mas o inteligentemente concebido satélite inclui um inovador motor iónico que instantaneamente compensa qualquer efeito da resistência do ar, gerando impulsos cuidadosamente calculados. Essas medições são realizadas por acelerómetros muito precisos. 

Enquanto as medições garantem que o GOCE permanece ultra-estável na sua órbita baixa, de forma a realizar medidas ultra-precisas da gravidade da Terra, a densidade atmosférica e os ventos verticais ao longo do seu caminho podem ser inferidos a partir de dados do propulsor e do acelerómetro.

Explorando os dados do GOCE ao máximo, os cientistas do Instituto de Investigação em Astrofísica e Planetologia, em França, a agência espacial francesa CNES, o Instituto de Física da Terra de Paris e a Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda, apoiados pelo programa da ESA Observação da Terra, têm estado a analisar medidas anteriores do satélite. 

E descobriram que o GOCE detectou ondas sonoras do terremoto que atingiu o Japão em 2011. 

Quando o GOCE passou através destas ondas, os seus acelerómetros detectaram os deslocamentos verticais da atmosfera envolvente de um modo semelhante ao sismómetro na superfície da Terra. Foram também observadas oscilações na densidade do ar.

Raphael Garcia, do Instituto de Investigação em Astrofísica e Planetologia disse: “Os sismólogos estão muito entusiasmados com esta descoberta, porque eles eram praticamente os únicos investigadores das Ciências da Terra que não tinham um instrumento de medida no espaço que fosse  comparável aos existentes em terra. 

“Com esta nova ferramenta eles agora podem começar a olhar para o espaço para perceber o que está a acontecer aos seus pés.”

Como a animação em cima mostra, o GOCE, circulando a Terra a quase oito quilómetros por segundo, cruzou os infrassons acima do Oceano Pacífico à velocidade das ondas sísmicas de superfície, cerca de quatro quilómetros por segundo. Depois de ter passado sobre o Pólo Norte, o GOCE apanhou novamente a frente de onda dos infrassons por cima da Europa. 

Estas observações são a primeira “sonorização” de ondas atmosféricas criadas por sismos. 

Sean Bruinsma do CNES acrescentou: “Depois das infrutíferas análises de dados anteriores das  missões CHAMP e GRACE para outros sismos, estamos muito animados por ter encontrado as ondas previstas nos dados de baixa altitude e alta precisão do GOCE.” 

Rune Floberghagen, gestor da  missão GOCE da ESA observou: “A equipa do GOCE sempre soube que os nossos acelerómetros são realmente especiais. 

“São aproximadamente cem vezes mais sensíveis do que os acelerómetros anteriores. Então, na verdade, era óbvio que estes dados iriam encontrar grande utilização fora do domínio dos estudos de gravidade, por exemplo, para sondar o ambiente espacial de novas maneiras. 

“E com uma tão emocionante aplicação no campo da sismologia, claro que estamos ansiosos por ver essas previsões transformarem-se em realidade.”