Unicamp analisa campo gravitacional e radiação gama em cratera

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Autor   Eliane Fonseca
Fotos   Divulgação

Um projeto desenvolvido no Instituto de Geociências (IG) da Unicamp está levantando dados gravimétricos e gamaespectrométricos do domo Araguainha, a maior cratera de impacto meteorítico da América do Sul, com 40 Km de diâmetro, localizada entre os estados de Mato Grosso e Goiás. O objetivo é identificar anomalias e elaborar modelos tridimensionais da distribuição de densidades de massa em subsuperfície para entender a evolução geológica daquela área após o impacto do meteoro, que ocorreu há cerca de 250 milhões de anos. O projeto, que é financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), é coordenado pelo docente Emilson Pereira Leite, do Departamento de Geologia e Recursos Naturais do IG.

A gravimetria é um método usado na medição do campo gravitacional da Terra. Já a gamaespectrometria é uma técnica usada para medir a intensidade de radiação emitida por elementos químicos, como potássio, urânio e tório, encontrados em rochas. De acordo com Emilson, as medidas coletadas do campo gravitacional de Araguainha permitem entender a estrutura que está por baixo da cratera. Já as medições da radiação gama permitem analisar a área mais superficial, caracterizando as rochas presentes na área e a distribuição dos elementos químicos que emitem naturalmente a radiação. A radiação gama é, em regra, semelhante à emitida por raios-x. Apresenta, porém, frequências superiores que em alta exposição podem fazer mal à saúde. “Minas de carvão, por exemplo, precisam ter os níveis de radiação monitorados porque o carvão emite uma radiação gama relativamente forte devido à alta concentração de urânio, que eventualmente pode causar danos à saúde dos trabalhadores expostos diariamente àquele material. Em regra, nas crateras, a emissão é baixa e não há risco de danos à saúde”, destacou o docente.

O projeto em Araguainha começou em meados de 2017 e segue até final de junho de 2019. A partir de dados coletados no domo foi possível criar modelos computacionais de propriedades físicas no interior da Terra. “Esse tipo de estudo é feito para entender a evolução do nosso planeta. Há uma evolução mais lenta, relacionada ao movimento das placas tectônicas e ao ciclo de formação dos diferentes tipos de rochas. E há a evolução rápida que ocorre pelo impacto de meteoros, que altera a configuração das rochas e, dependendo do tamanho do corpo impactante, pode alterar o clima e afetar a biodiversidade do planeta”, apontou o pesquisador.

O também docente do IG Alvaro Penteado Crósta foi um dos pioneiros no levantamento e interpretação de dados do domo de Araguainha no início da década de 80. A cratera é alvo de diversos estudos dentro e fora do país dada sua idade, nível de preservação e efeitos do seu impacto. “O Brasil é um país tropical com um grau de intemperismo muito forte. O processo de erosão é muito intenso e as estruturas expostas na superfície vão se desgastando com o tempo geológico. A cratera de Araguainha, no entanto, mesmo tendo sido formada há milhões de anos, ainda é bem visível. Vê-se grande parte da sua borda elevada em formato circular e a presença de rochas graníticas no centro, que por hipótese foram soerguidas após o impacto”, destacou Emilson. Há duas cidades localizadas no interior da cratera: Araguainha e Ponte Branca, onde o docente e dois alunos de mestrado do IG ficaram hospedados por duas semanas em 2017 para coletar dados para o projeto. Emilson e um dos alunos coletaram dados adicionais durante quatro semanas em 2018.

Grupo que foi a Araguainha em 2017: Marcelle, Marcos Vasconcelos (professor da UFBA), professor Emilson e Johann
Grupo que foi a Araguainha em 2017: Marcelle, Marcos Vasconcelos (professor da UFBA), professor Emilson e Johann

 

O grupo levantou dados gravimétricos e radiação gama de toda a área da cratera. Johann Lambert Silva analisou a parte da radiação gama. Marcelle Rose Miyazaki, a parte do campo gravimétrico do núcleo da cratera. Segundo Emilson, que tem formação em geofísica, o valor do campo gravitacional varia em função de alguns fatores espaciais e temporais, dentre eles a distribuição de densidades das rochas no interior da Terra. “Fazer medições da aceleração da gravidade permite entender a distribuição das rochas em subsuperfície em função de suas densidades até quilômetros de profundidade. No caso de Araguainha, nossos modelos alcançam cerca de 2 Km”, disse.

Estudos semelhantes foram realizados, por exemplo, no Cerro do Jarau, na divisa do Brasil com o Uruguai. Segundo Emilson, apesar dos contextos geológicos serem bastante diferentes, há similaridades entre os dois estudos porque no geral as crateras apresentam um padrão nos dados do campo de gravidade. “O meteoro atinge a superfície da Terra, pressionando violentamente as camadas de rocha abaixo da superfície. No momento em que seus fragmentos são ejetados para fora após o impacto, as camadas mais profundas são trazidas para perto da superfície”, pontuou o docente. O que se consegue entender com os modelos computacionais elaborados a partir dos dados coletados em Araguainha é que camadas de rocha que se encontram mais profundas fora da área da cratera estão mais perto da superfície na área da mesma. “Isso reforça a hipótese de impacto de meteoro e contribui para outros estudos que investigam, por exemplo, qual foi a intensidade desse impacto”, disse Emilson.

Metodologia utilizada

Para coletar esses dados, alguns equipamentos específicos para estudos geofísicos foram utilizados pelo grupo do IG, como o gravímetro, que mede o campo gravitacional, e o gamaespectrômetro, que mede a radiação gama. O gravímetro, por exemplo, faz medições pontuais em um processo que pode durar de 5 a 10 minutos. São feitas medições em pontos espaçados de cerca de 200m, dependendo da disponibilidade de acesso. Com isso, cobre-se toda a área de estudo. As informações ficam armazenadas na memória interna do equipamento. Já o gamaespectrômetro é encostado na rocha ou no solo e determina a quantidade de radiação gama que é emitida naturalmente por esse material. Em seguida, é feita uma conversão numérica para identificar a concentração dos elementos químicos. Esse tipo de medição permite caracterizar os tipos de rocha e fazer análises integradas com as informações de mapeamentos geológicos.

Marcelle, numa das coletas com o gravímetro, e, Johann, fazendo medidas com o gamaespectrômetro.
Johann fazendo medidas com o gamaespectrômetro, e Marcelle numa das coletas com o gravímetro

 

Dissertação e qualificação defendidas a partir do projeto

Os dois orientandos de Emilson, Marcelle e Johann, produziram dissertações de mestrado com os dados que coletaram na pesquisa de campo em Araguainha. Marcelle defendeu em 2018 a dissertação “Modelagem gravimétrica 3D da estrutura de impacto de Araguainha”, na qual mapeou o campo gravitacional do núcleo soerguido da cratera. Ela extraiu informações da anomalia Bouguer, que é um tipo de anomalia gravimétrica que está relacionada à distribuição de massa em subsuperfície, e construiu um modelo tridimensional associado à configuração das rochas presentes na área. Já Johann passou pela qualificação da dissertação “Caracterização gamaespectrométrica da estrutura de impacto de Araguainha”, que deverá ser defendida este ano. Com dados coletados em vários pontos da cratera, o aluno produziu mapas de concentração de potássio, urânio e tório, reconhecendo padrões de assinatura gamaespectrométrica das unidades geológicas e uma possível correlação de anomalias associadas às rochas fundidas após o impacto.

Modelo 3D criado a partir de dados coletados no Araguainha. As cores realçam o granito na porção central do núcleo, em branco, e a presença elevada de potássio (K), urânio (U) e tório (Th),identificados por cores distintas
Modelo 3D criado a partir de dados coletados no Araguainha. As cores realçam o granito na porção central do núcleo, em branco, e a presença elevada de potássio (K), urânio (U) e tório (Th), identificados por cores distintasFonte: Universidade Estadual de Campinas