Uma tempestade solar com potência suficiente para provocar um apagão de nove horas em Quebeque - tal como aconteceu em 1989 - poderia hoje causar estragos muito maiores se atingisse a zona leste dos Estados Unidos.
Nos últimos 18 anos, uma equipa de cientistas dedicou-se a mapear a estrutura eléctrica “invisível” sob a América do Norte, e os resultados estão a alterar a forma como se avalia a ameaça que as tempestades solares representam para as redes eléctricas modernas.
A investigação foi coordenada por Anna Kelbert, cientista de projectos em Ciências da Terra no Centro de Astrofísica da Harvard & Smithsonian (CfA).
O trabalho baseia-se em dados do United States Magnetotelluric Array (USMTArray), um esforço de 18 anos que reuniu medições em mais de 1,800 locais em todo o país.
A partir dessas observações, os investigadores construíram o primeiro mapa abrangente das propriedades eléctricas sob os Estados Unidos continentais.
Cartografar o USMTArray
É comum imaginar o solo como algo inerte - um suporte sólido, estável e sem grande dinâmica. No entanto, a realidade subterrânea é muito mais complexa.
Rochas, fluidos e antigas formações geológicas no subsolo conduzem electricidade em graus muito diferentes.
O modo como as correntes eléctricas se propagam depende, entre outros factores, da composição mineral, da temperatura e da quantidade de água presente.
O USMTArray registou variações naturais nos campos eléctrico e magnético da Terra em mais de 1,800 pontos de medição distribuídos pelo território.
Com base nesses registos, foi possível criar uma representação tridimensional da resistividade eléctrica, desde camadas sedimentares superficiais até às raízes antigas e profundas que sustentam a América do Norte há mais de mil milhões de anos.
Percursos e estruturas ocultas
Segundo Kelbert, os dados magnetotelúricos são particularmente sensíveis a fluidos e a material fundido sob a superfície, oferecendo aos cientistas uma perspectiva de estudo da Terra muito distinta da imagiologia sísmica.
O resultado final é um mapa que expõe percursos e estruturas subterrâneas ocultas que moldam o continente a partir de baixo. Entre elas estão antigas zonas de subducção, assinaladas pela presença de grafite condutiva e minerais de sulfuretos.
O mesmo mapa evidencia ainda núcleos continentais estáveis que se mantêm há milhares de milhões de anos, bem como elementos geológicos que nunca tinham sido cartografados com este nível de detalhe.
Tempestades solares e redes eléctricas
Quando ocorre uma tempestade geomagnética, os efeitos não se limitam a satélites e sinais de rádio na atmosfera.
A energia proveniente do Sol também induz correntes eléctricas no solo, e essas correntes podem entrar directamente nas linhas de transporte de energia.
O apagão de 1989 em Quebeque continua a ser o exemplo moderno mais claro do impacto real deste fenómeno.
Nesse episódio, campos geoeléctricos impulsionados pela tempestade sobrecarregaram a rede da Hydro-Québec, deixando milhões de pessoas sem electricidade durante nove horas.
O que é menos conhecido é que, durante a mesma tempestade, as amplitudes do campo geoeléctrico num local no Maine chegaram a 36.7 volts por milha (22.79 volts por quilómetro) - um patamar muito acima do que os sistemas eléctricos foram concebidos para suportar.
A rede eléctrica não foi construída para isto
De acordo com Kelbert, para a indústria do sector eléctrico, qualquer valor acima de cerca de 1.6 volts por milha (one volt per kilometer) já é considerado uma ameaça.
“Para qualquer coisa como 20 V/km, se o campo geoeléctrico com essa amplitude estivesse orientado ao longo de uma linha eléctrica típica de 200-km (124-mile) no Maine, estaríamos a falar de tensões de 4,000 V”, afirmou.
As redes eléctricas foram projectadas para corrente alternada, não para um impulso prolongado de corrente contínua nessa escala.
Quando isso acontece, transformadores dispendiosos - cuja substituição pode demorar meses ou até anos - podem sobreaquecer e falhar.
Um apagão com a dimensão do evento de Quebeque, mas a abranger uma rede maior e mais interligada, poderia deixar vastas zonas do país sem energia durante um período prolongado.
USMTArray eleva o nível de ameaça
Antes deste projecto, os cientistas que estudavam a vulnerabilidade das redes tinham de recorrer a modelos simplificados e unidimensionais sobre a forma como a electricidade se desloca no subsolo.
Essas abordagens tratavam a geologia sob os Estados Unidos como se fosse, em grande medida, uniforme - apesar de as condições subterrâneas variarem enormemente de região para região.
Os novos dados mostram um ponto que esses modelos mais simples falhavam por completo: os perigos geoeléctricos podem mudar drasticamente entre locais separados por apenas algumas milhas.
Assim, duas localidades próximas podem enfrentar níveis de risco muito diferentes, dependendo do tipo de geologia que existe por baixo.
Uma formação rochosa antiga e compacta conduz electricidade de forma bastante distinta de uma bacia de rochas sedimentares saturadas de águas subterrâneas.
Esta variabilidade é crucial quando se tenta antecipar onde os danos associados a tempestades poderão ser mais graves.
Uma visão mais nítida do perigo para a rede
Actualmente, os dados do USMTArray alimentam um mapa de risco em tempo real, gerido pela NOAA e pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos, que acompanha os campos eléctricos em todo o país à medida que as tempestades evoluem.
Pela primeira vez, cientistas e operadores de rede conseguem identificar onde o perigo se concentra, recorrendo a informação detalhada e específica de cada localização.
Isto representa um avanço significativo face ao uso de médias nacionais, que muitas vezes escondem condições e riscos locais.
Implicações do mapa do USMTArray
As utilizações práticas vão além da preparação para tempestades solares.
Como o mapa acompanha fluidos subterrâneos e minerais com elevada condutividade eléctrica, pode também apoiar a identificação de depósitos minerais e de fontes de energia geotérmica.
Esses recursos de calor subterrâneo estão a ganhar importância à medida que a transição energética global acelera.
Ao mesmo tempo, o mapa revela uma história geológica profunda. O modelo tridimensional segue os trajectos de antigas massas de terra que colidiram no passado e representa os núcleos estáveis do continente, praticamente inalterados há milhares de milhões de anos.
Além disso, regista características geológicas que métodos sísmicos, por si só, não conseguem detectar.
Apesar dos progressos, o trabalho ainda não está concluído. Uma coisa é mapear o perigo em tempo real; outra é reagir com rapidez suficiente para proteger a rede.
“Ainda existe um intervalo entre conhecer os campos geoeléctricos em tempo real e usar essa informação para tomar decisões operacionais atempadas. A previsão, não apenas a detecção, é a próxima fronteira”, disse Kelbert.
O estudo completo foi publicado na revista Revisões de Geofísica.
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