Pesquisadores da NASA detectam tsunamis por seu estrondo na atmosfera

Ondas se agitam em Onomea Bay, Havaí, onde o mar subiu mais de 30 pés (9 metros) durante o tsunami mortal de 1º de abril de 1946. A tecnologia emergente pode ajudar a detectar esses perigos naturais por meio de ondulações acústicas e gravitacionais que eles lançam em direção ao espaço.

Nova tecnologia de monitoramento de perigos usa sinais de GPS para caçar ondas no Círculo de Fogo do Pacífico. O objetivo de longo prazo do GUARDIAN é aumentar os sistemas de alerta precoce.

Provocados por terremotos, vulcões submarinos e outras forças que abalam a Terra, os tsunamis podem devastar comunidades costeiras. E quando se trata de fornecer aviso prévio, cada segundo conta. Cientistas do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA estão testando uma nova abordagem para detectar – dos confins da atmosfera – as ondas mais mortais do oceano.

Chamado GUARDIAN (GNSS Upper Atmospheric Real-time Disaster Information and Alert Network), o sistema de monitoramento experimental explora dados de clusters de GPS e outros satélites de orientação que orbitam nosso planeta. Coletivamente, esses aglomerados são conhecidos como sistemas globais de navegação por satélite, ou GNSS. Seus sinais de rádio viajam para centenas de estações terrestres científicas em todo o mundo, e esses dados são processados ​​pela rede Global Differential GPS (GDGPS) do JPL, que melhora a precisão posicional em tempo real até algumas polegadas (aproximadamente 10 centímetros).

Esta animação mostra como as ondas de energia do terremoto e tsunami Tohoku-Oki de 11 de março de 2011 perfuraram a ionosfera da Terra nas proximidades do Japão, perturbando a densidade de elétrons. Esses distúrbios foram monitorados rastreando sinais de GPS entre satélites e receptores terrestres.

O novo sistema analisa os sinais em busca de pistas de que um tsunami surgiu em algum lugar da Terra. Como funciona? Durante um tsunami, muitos quilômetros quadrados da superfície do oceano podem subir e descer quase em uníssono, deslocando uma quantidade significativa de ar acima dela. O ar deslocado ondula em todas as direções na forma de som de baixa frequência e ondas de gravidade. Em alguns minutos, essas vibrações atingem a camada superior da atmosfera: a ionosfera eletricamente carregada, cozida pelo sol. O choque resultante de ondas de pressão com partículas carregadas pode distorcer os sinais dos satélites de navegação próximos, mesmo que ligeiramente.

Embora as ferramentas de navegação geralmente busquem corrigir tais distúrbios ionosféricos, os cientistas podem usá-las como um alarme salva-vidas, observou Léo Martire, cientista do JPL que desenvolve o GUARDIAN. “Em vez de corrigir isso como um erro, nós os usamos como dados para encontrar perigos naturais”, disse Martire.

A tecnologia ainda está amadurecendo, disse Martire, que co-preside uma força-tarefa dentro do Comitê Internacional de GNSS das Nações Unidas que está explorando o uso de sistemas de navegação por satélite para melhorar as estratégias de alerta precoce. Atualmente, a saída quase em tempo real do GUARDIAN deve ser interpretada por especialistas treinados para identificar sinais de tsunamis. Mas já é uma das ferramentas de monitoramento mais rápidas de seu tipo: em 10 minutos, pode produzir uma espécie de instantâneo do estrondo de um tsunami atingindo a ionosfera. E poderia potencialmente fornecer até uma hora de alerta, dependendo da distância da origem do tsunami da costa.

Um sinal de evacuação aponta para um terreno mais seguro em Phuket, Tailândia, onde um tsunami catastrófico se seguiu a um terremoto submarino em 26 de dezembro de 2004. Um dos desastres naturais mais mortíferos da história moderna, pelo menos 225.000 pessoas em vários países foram mortas.

"Prevemos que o GUARDIAN um dia complementará os instrumentos terrestres e oceânicos existentes, como sismômetros, bóias e medidores de maré, que são altamente eficazes, mas carecem de cobertura sistemática do oceano aberto", disse Siddharth Krishnamoorthy, também parte da equipe de desenvolvimento do JPL . Cientistas afiliados ao programa Desastres da NASA atualmente usam instrumentos terrestres em estações GNSS para detecção mais rápida de tsunamis.

"Quando há um grande terremoto perto do oceano, queremos saber rapidamente a magnitude e as características do terremoto para entender a probabilidade de um tsunami ser gerado e queremos saber se um tsunami foi realmente gerado", disse Gerald Bawden , o cientista do programa de Superfície e Interior da Terra na sede da NASA em Washington. "Hoje existem duas maneiras de saber se um tsunami foi gerado antes de atingir a costa - as bóias DART da NOAA e as observações da ionosfera GNSS. Há um número limitado de bóias e elas são muito caras, então sistemas como o GUARDIAN têm o potencial de complementar os atuais sistemas de alerta".