De 12 em 12 horas, as interações entre a Terra, a Lua e o Sol fazem com que o solo por baixo de nós suba e desça um pouco. Este fenómeno cíclico na crosta da Terra, designado por Maré Terrestre, é impulsionado pelas mesmas forças da gravidade que estão por detrás das marés oceânicas.
Duas vezes por dia, a superfície da Terra sofre uma ligeira subida e descida — um fenómeno quase impercetível aos sentidos humanos, mas que revela uma dança constante entre o nosso planeta, a Lua e o Sol.
Esta oscilação, conhecida como maré terrestre ou maré da Terra sólida, é uma consequência direta das mesmas forças gravitacionais que causam as marés oceânicas, embora com efeitos muito mais subtis na crosta terrestre.
Enquanto os oceanos respondem visivelmente à atração lunar e solar — gerando as marés que todos reconhecemos nas praias e costas — a litosfera, muito mais rígida do que a água, deforma-se apenas alguns milímetros.
Apesar desta subtileza, nota o LBV, há lugares no mundo onde a tecnologia é tão sensível que pode não só detetar esta oscilação invisível, mas também corrigir os seus efeitos em tempo real.
Um desses locais é o sincrotrão do Advanced Photon Source (APS), uma instalação científica de ponta situada no Laboratório Nacional de Argonne, nos Estados Unidos.
Neste local, uma equipa de físicos liderada pelo físico canadiano Louis Emery conseguiu registar com precisão o impacto milimétrico das marés terrestres no acelerador de partículas do centro, um anel complexo com mais de um quilómetro de circunferência através do qual os eletrões viajam quase à velocidade da luz.
Argonne National Laboratory
Advanced Photon Source (APS) do Laboratório Nacional de Argonne, EUA
Um efeito minúsculo com implicações reais
Quando as forças das marés atuam na Terra, a crosta estica-se e comprime-se ligeiramente, o que significa que as estruturas construídas sobre ela — edifícios, árvores ou o próprio anel APS — também se deslocam, mesmo que quase impercetivelmente.
A variação do diâmetro do anel pode atingir os 30 microns — aproximadamente a espessura de um cabelo humano, explica Emery.
Essa pequena flutuação, no entanto, tem consequências dentro do APS. O feixe de eletrões, que circula encapsulado numa câmara de vácuo, não está sujeito aos movimentos físicos do anel.
Quando o anel muda de forma, a trajetória do feixe não se ajusta automaticamente, dando origem a um desfasamento que tem de ser corrigido para garantir a estabilidade da experiência.
Para manter a trajetória do feixe sob controlo, o APS utiliza 500 monitores de posição que detetam desvios com uma precisão de mícrons. Através de um complexo sistema de feedback, estes sensores permitem o ajuste contínuo da trajetória dos eletrões.
Um componente essencial do sistema são as cavidades de radiofrequência distribuídas à volta do anel. Estas cavidades fornecem energia ao feixe de cada vez que este passa, compensando a perda natural de energia e sincronizando a sua trajetória com o perímetro do anel.
No entanto, se o anel mudar de comprimento devido à maré e a frequência não for ajustada, o feixe é forçado a alterar o seu trajeto de uma forma engenhosa: introduz pequenas oscilações para manter o tempo de revolução constante.
“Quando o feixe altera a sua órbita, afeta tudo o resto“, explica Emery. O sistema foi concebido para detetar essas alterações e fazer correções automáticas a cada segundo. Esta sincronização permite que os raios X gerados, utilizados por cientistas de todo o mundo, mantenham uma qualidade consistente e fiável.
A descoberta inesperada
Há mais de duas décadas, enquanto procurava sinais sísmicos nos dados do APS, Emery deparou-se com um padrão inesperado no funcionamento do sincrotrão: a cada 12 horas, o sistema fazia ajustes sistemáticos no feixe.
“Assim que o vi, pensei nas marés”, recorda o físico. Desde então, tem continuado a seguir o efeito, que considera uma “curiosidade fascinante” e uma prova do nível de precisão que a instalação atingiu.
Para além da maré terrestre, o sistema regista também as ondas de compressão provocadas por terramotos em qualquer ponto do planeta. De facto, foi assim que Emery identificou inicialmente o terramoto que procurava nos seus dados.
Embora a maré sólida por si só não altere significativamente as operações do APS, a sua deteção e correção é uma prova da sensibilidade do sistema.
De acordo com Emery, mesmo os alinhamentos entre o Sol e a Lua, como durante uma lua nova ou cheia, produzem efeitos mais percetíveis, exigindo maiores ajustes por parte do sistema.
Há também variações sazonais: no inverno, por exemplo, a circunferência do anel pode encolher cerca de um milímetro — uma mudança minúscula, mas relevante.
Estes fenómenos naturais, integrados nas rotinas do acelerador, mostram como até os mais pequenos movimentos do planeta podem ser medidos, modelados e corrigidos.
O APS, longe de ser apenas uma instalação científica, tornou-se um sensor planetário em miniatura, capaz de registar com rigor os suspiros gravitacionais da Terra.
