O antigo detector chinês de terremotos que continua intrigando os pesquisadores modernos

No ano 132, um brilhante astrônomo, matemático e engenheiro chinês chamado Zhang Heng apresentou à corte Han uma invenção impressionante: o primeiro sismoscópio do mundo. O sismoscópio é um instrumento que indica o tremor da terra durante um terremoto. Não deve ser confundido com um sismômetro ou um sismógrafo que também registra o movimento. Em essência, qualquer pêndulo ou objeto delicadamente equilibrado que possa tombar com o menor distúrbio funciona como um sismoscópio.

Uma réplica do sismoscópio de Zhang Heng. Crédito da foto: Enciclopédia Britânica

É ingênuo acreditar que esses instrumentos não existiam antes da invenção de Zhang Heng. Mas o que torna o sismoscópio de Heng especial é sua sensibilidade e sua capacidade de dizer a direção de onde o terremoto veio.

O instrumento de Zhang Heng parecia um grande pote de vinho, feito de bronze e com cerca de um metro e oitenta de diâmetro. Do lado de fora havia oito cabeças de dragões, de frente para as oito principais direções da bússola. Posicionados sob as cabeças do dragão, na base do vaso, havia oito sapos com a boca aberta e as cabeças inclinadas para cima. O conteúdo e o mecanismo original da jarra é desconhecido, mas suspeita-se que contenha algum tipo de mecanismo pendular.

Quando um terremoto acontecia, mesmo que fosse muito fraco para ser sentido, o pêndulo balançava com o chão trêmulo e derrubava uma bola de metal da boca do dragão na do sapo. A direção de onde a bola caia indicava de onde vinham os tremores. A bola que caia também fazia um barulho alto ao pousar na boca do sapo, alertando qualquer pessoa sobre o terremoto.

Zhang Heng chamou sua invenção de "houfeng didong yi", ou "cata-vento de terremoto". Zhang Heng foi inicialmente recebido com ceticismo, mas, conforme a história continuou, vários anos depois, uma bola finalmente caiu. Como ninguém sentiu tremores na capital, seus críticos consideraram o instrumento um fracasso. Dias depois, porém, um mensageiro chegou para relatar um terremoto grave que se originara centenas de quilômetros de distância na direção exata indicada pelo sismoscópio.

Nos séculos após a morte de Zhang Heng, outros intelectuais chineses teriam recriado com sucesso o sismoscópio, mas nenhum instrumento sobreviveu à passagem do tempo. Escritores contemporâneos descreveram a natureza do instrumento, mas o funcionamento interno dele é um mistério. Por exemplo, ainda não está claro como um projeto de pêndulo antigo poderia ser tão sensível a ponto de detectar terremotos a centenas de quilômetros de distância, mas estável o suficiente para perturbar apenas um conjunto de alavancas sem tocar no resto.

Tentativas de construir o sismoscópio de Zhang Heng foram feitas nos séculos 19 e 20, mas essas réplicas falharam em atingir o nível de precisão e sensibilidade descrito nos registros históricos chineses. Em 2005, um grupo de sismólogos e arqueólogos da Academia Chinesa de Ciências anunciou que havia criado uma réplica funcional.

Em sua versão, os pesquisadores usaram apenas uma bola, em vez de oito bolas separadas para as oito direções cardeais. Esta bola era delicadamente equilibrada no topo de um pedestal fino no centro do instrumento. Diretamente acima da bola havia um pêndulo suspenso tocando levemente na bola. Quando o pêndulo balançava, cutucava a bola gentilmente do pedestal e descia por um dos oito canais e saia da boca do dragão. Dessa forma, o instrumento poderia ser acionado apenas uma vez e o movimento subsequente do pêndulo seria incapaz de tirar outras bolas das outras bocas simplesmente porque não existiam mais bolas.

O sismoscópio de Zhang Heng pode ter 1.800 anos, mas o princípio de funcionamento por trás dele permaneceu essencialmente inalterado até os tempos modernos. Sismômetros baseados em pêndulo foram utilizados até o século XIX. O sismógrafo moderno usa eletrônica sofisticada, mas o sensor ainda é uma massa suspensa, uma espécie de pêndulo, mantida por forças elétricas em vez de alavancas e hastes mecânicas. Alguns instrumentos usam molas em vez de pêndulos.

Entre 2016 e 2017, uma equipe de pesquisadores demonstrou que é possível detectar terremotos usando cabos de telecomunicações submarinos comuns medindo as flutuações na fase dos pulsos de luz transmitidos induzidos pelo evento sísmico.

Em contraste com os sismômetros que estão localizados em um único ponto no espaço e, portanto, medem apenas um conjunto de ondas sísmicas, as fibras ópticas são sujeitas a distúrbios sísmicos em todo o seu comprimento, o que permite aos pesquisadores extrair informações valiosas sobre o terremoto que talvez não sejam possíveis com um sismômetro.

Instalar sismômetros no fundo do oceano é difícil e caro, mas já existem milhares de quilômetros de cabos submarinos que transportam dados da Internet e de voz em todo o mundo. Ao utilizar essa infraestrutura existente, pode ser possível implementar uma rede sísmica global a um custo muito baixo.