Relâmpagos podem deixar vestígios como os de meteoritos

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Por Sarah Stanley
Publicado na Eos

Quando um meteorito atinge uma rocha, desencadeia mudanças rápidas de pressão e temperatura que alteram a estrutura da rocha. Tradicionalmente, os cientistas trataram características de deformação planar em cristais de quartzo como um sinal revelador de impactos por meteoritos no passados. No entanto, pesquisas recentes demonstraram que impactos de relâmpagos também podem deixar assinaturas similares de choque.

Em um novo artigo, Chen et al. simula matematicamente um raio em uma superfície de granito. Eles demonstram que as mudanças resultantes na rocha são uma impressão digital dos níveis de energia e da intensidade do raio. Mais especificamente, eles demonstram que as características de choque no quartzo são criadas pela intensa onda de choque associada ao raio. Os resultados sugerem que o quartzo impactado não deve ser interpretado como uma evidência definitiva de impactos do meteorito passado.

Os cientistas sabem há décadas que o raio pode rapidamente aquecer a rocha em mais de 2.000 kelvins perto do ponto de ataque. O material orgânico na superfície queima, e parte da própria pedra derrete quase que instantaneamente, depois esfriando para formar uma camada superficial vítrea chamada fulgurita. Não foi até 2015 que pesquisadores descobriram quartzo chocado no substrato de granito de um fulgurito.

No novo estudo, a equipe de pesquisa desenvolveu um modelo matemático para estimar a pressão exercida por um raio em uma superfície de granito, bem como o rápido aquecimento e resfriamento da rocha. O modelo incorporou características físicas do relâmpago e do granito, como a temperatura típica do raio, a temperatura de fusão do granito e a temperatura a que o material orgânico na superfície do granito provavelmente queimaria.

As simulações mostraram que um raio pode transmitir mais de 7 gigapascais de pressão sobre a superfície do granito, o suficiente para desencadear a formação de quartzo chocado. A choque cria uma camada aproximadamente circular de fulgurita com cerca de 18 centímetros em uma região ligeiramente mais ampla de material orgânico queimado, com aproximadamente 22 centímetros de diâmetro.

Esses resultados são consistentes com observações de amostras de fulgurita coletadas em locais de campo. Por exemplo, fulguritas coletadas do Monte Mottarone na Itália têm regiões de matéria orgânica queimada que são de tamanho similar, aproximadamente 20 centímetros de diâmetro. Fulguritas de Les Pradals na França apresentam quartzo  com uma camada superficial com menos de 3 micrómetros de espessura, consistente com os cálculos de pressão no modelo de raio.

Com esta descoberta, provas adicionais provavelmente serão necessárias para convencer os geólogos de impacto que o quartzo chocado indica um impacto passado do meteorito. Além disso, essas descobertas podem ajudar a explicar as ocorrências confusas de taxas de impacto superiores às esperadas, de acordo com evidências de quartzo chocado, em algumas regiões.

Referência:

Chen, J.C. ElmiD. Goldsby, and R. Gieré (2017). Generation of shock lamellae and melting in rocks by lightning-induced shock waves and electrical heatingGeophys. Res. Lett.44, doi: 10.1002/2017GL073843.

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