Muito abaixo das ondas, nas profundezas da Fossa do Japão – sete quilômetros abaixo do nível do mar – encontram-se pistas ocultas sobre alguns dos terremotos e tsunamis mais poderosos da Terra.
De setembro a dezembro de 2024, a Expedição 405 do Programa Internacional de Descoberta dos Oceanos (IODP) embarcou em uma missão de quatro meses na costa do Japão. A bordo do Chikyu – o maior navio de perfuração científica do mundo – 60 cientistas se uniram a perfuradores experientes para descobrir núcleos de sedimentos de águas profundas sob o fundo do mar.
Os cientistas incluíam sedimentologistas como eu, além de geoquímicos, micropaleontologistas, geólogos estruturais, geofísicos e paleomagnetistas. Perfuramos em uma zona de falha onde apenas uma expedição anterior havia perfurado diretamente antes. A Expedição 405 do IODP – também chamada de Rastreamento do Deslizamento Tsunamigênico na Fossa do Japão (JTRACK, na sigla em inglês) – é apenas a segunda missão de perfuração profunda a acessar essa área.
Desta vez, alcançamos e coletamos amostras do décollement, ou descolamento basal, da falha que se rompeu durante o devastador mega-terremoto de Tōhoku de 2011. Coletamos núcleos que ajudarão os cientistas a entender melhor como esses terremotos poderosos são desencadeados.
Um deslizamento inesperado
Em 11 de março de 2011, o mega-terremoto de Tōhoku atingiu a costa nordeste do Japão, provocando um tsunami catastrófico. Com magnitude 9,1, foi um dos terremotos mais poderosos já registrados e o desastre natural mais mortal da história moderna do Japão.
Mais de 18.000 pessoas morreram. O terremoto danificou gravemente a usina nuclear de Fukushima; os danos foram estimados em US$ 235 bilhões. Os cientistas ficaram surpresos não com a escala do terremoto, mas com a localização do maior deslizamento de placas que o desencadeou: não nas profundezas do subsolo, mas logo abaixo do fundo do mar, na parte mais rasa do limite das placas.
A ruptura ocorreu ao longo da Fossa do Japão, onde a placa do Pacífico mergulha sob a placa de Okhotsk. Até então, pensava-se que essa seção rasa de zonas de subducção deslizava lenta e silenciosamente.
Mas durante o evento de Tōhoku, mais de 50 metros de deslizamento ocorreram em uma falha que rompeu o fundo do mar, deslocando enormes quantidades de água e gerando o tsunami devastador.
Perfurando na Fossa do Japão
Durante a expedição do IODP 405, nos propusemos a entender as condições que tornam possíveis esses tsunamis.
A Fossa do Japão é um laboratório natural para investigar os processos fundamentais dos terremotos tsunamigênicos que desencadeiam tsunamis de grandes proporções.
Por esse motivo, perfuramos profundamente a falha do limite da placa, a zona exata que se rompeu durante o terremoto de 2011. Isso significou perfurar mais de 800 metros abaixo do fundo do mar e na própria falha para recuperar amostras de rochas e sedimentos.
Também instalamos um observatório de longo prazo para monitorar a temperatura e a pressão do fluido na fonte do terremoto, na esperança de detectar sinais sutis presos no material que desencadeou um dos terremotos mais poderosos da história.
Recuperação de núcleos
A bordo do Chikyu, as operações funcionavam 24 horas por dia, 7 dias por semana. A cada três horas, um novo núcleo chegava ao convés – um arquivo longo e cilíndrico da memória da Terra. Como sedimentologistas, começamos a trabalhar imediatamente, olhando através dos revestimentos transparentes com lanternas, procurando vestígios de areia, cinzas vulcânicas ou qualquer coisa que indicasse eventos geológicos passados.
Cada núcleo contava um capítulo de uma história escrita ao longo de milhões de anos. Camada por camada, eles revelaram uma sequência de sedimentos e rochas com falhas, fraturados ou deformados. Alguns continham esmectita – um mineral de argila escorregadio conhecido por reduzir o atrito ao longo das falhas. Esses são exatamente os tipos de materiais que podem permitir que as placas tectônicas deslizem facilmente, mesmo em profundidades rasas perto do fundo do mar – exatamente o tipo de cenário que poderia produzir um terremoto gerador de tsunamis.
Um dos momentos mais emocionantes ocorreu quando atingimos camadas de chert – uma rocha dura e vítrea que marca a transição dos sedimentos de águas profundas para a crosta oceânica. Havíamos chegado à zona de descolamento, o limite exato onde uma placa tectônica mergulha sob a outra.
No laboratório, a abertura dos núcleos revelou outra coisa: argilas coloridas com belas faixas, coloridas em ricos tons de chocolate, baunilha e caramelo – uma paleta natural criada a partir de processos geológicos nas profundezas da Terra.
Cada novo núcleo entrou em um fluxo de trabalho rigorosamente coordenado: escaneado por tomografia computadorizada de raios X de alta resolução, testado quanto às propriedades físicas e químicas e, em seguida, dividido ao meio. Uma metade foi cuidadosamente preservada em um arquivo permanente, enquanto a outra foi examinada e amostrada minuciosamente por cientistas de vários países e disciplinas.
Minha pesquisa se concentra na assinatura sedimentar de terremotos e tsunamis passados. No Chikyu, procurei por depósitos chamados sequências de homogenito-turbidito. Elas se formam quando um terremoto sacode o fundo do mar, desencadeando um deslizamento de terra submarino (o turbidito), seguido por uma chuva lenta de partículas finas agitadas pelo tsunami (o homogenito). Essas sequências são cápsulas do tempo geológico, o que nos ajuda a estimar a frequência com que terremotos gigantes ocorreram no passado.
Evolução da falha
O Chikyu retornou ao local original perfurado logo após o terremoto de 2011. Isso nos proporcionou algo raro na geociência: uma oportunidade de observar como a falha evoluiu ao longo de mais de uma década. Instalamos um observatório de furo de sondagem, mais profundo e mais avançado do que qualquer outro antes nessa região.
Nos próximos anos, ele monitorará a temperatura e o fluxo de fluidos em tempo real, o que nos dará uma janela para a dinâmica viva e respiratória de uma falha de megatransformação.
Com esses dados, os cientistas simularão condições de terremoto usando modelos numéricos ou experimentos para testar como essas rochas respondem sob pressão. Eles analisarão a química dos fluidos aprisionados na falha e usarão ferramentas avançadas de registro para criar uma imagem detalhada da arquitetura interna da falha.
Outros, como eu, se concentrarão no registro sedimentar, decifrando eventos passados para entender melhor a frequência de terremotos e tsunamis.
Da compreensão à preparação
A Fossa do Japão não é um caso isolado. As zonas de subducção em todo o mundo, do Chile ao Alasca e à Indonésia, apresentam riscos semelhantes, muitas vezes apenas ao largo da costa de regiões densamente povoadas. Se o deslizamento raso também pode ocorrer lá, então nossos modelos atuais e estratégias de preparação devem evoluir de acordo.
Nosso objetivo não era apenas entender por que ocorreu o terremoto de Tōhoku em 2011, mas também ajudar na preparação para o próximo. Ao melhorar as avaliações de risco de tsunami e aprofundar nossa compreensão do comportamento de falhas de mega-terremotos, contribuímos para a construção da resiliência global.
A Expedição 405 do IODP é um marco importante para a ciência de terremotos e tsunamis. Nos próximos anos, os dados do novo observatório de furos de sondagem, juntamente com experimentos de laboratório e análises de sedimentos, oferecerão percepções sem precedentes sobre como essas falhas evoluem e como podemos antecipar e mitigar melhor os impactos de futuros terremotos de megaterremotos.
