Algumas dunas de areia produzem sua própria música, seja cantando, estrondando ou até mesmo “arrotando” – como se fosse um instrumento musical que ocorre naturalmente. Cientistas descobriram que esses sons distintos são criados por diferentes tipos de ondas se movendo pelas dunas.

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O explorador do século 13 Marco Polo afirmou em suas anotações que as dunas do deserto de Gobi enchiam o ar “com sons de todos os tipos de instrumentos musicais, assim como de tambores e o embate de armas”.

Ele não estava sendo fantasioso; relatos de dunas rangerem ou estrondarem datam já do nono século na China. Até existe uma “Montanha Cantora” (Ming-Sha-Shan) que estronda como trovão quando pessoa escorregam na areia. Até Charles Darwin percebeu o fenômeno em suas viagens pelo Chile.

Agora, uma pesquisadora da universidade de Cambridge, Nathalie Vriend, que era aluna de mestrado na universidade da Caltech quando ouviu falar das dunas berrantes em uma revista científica, decidiu que seria um ótimo projeto de pesquisa para o seu doutorado considerando sua experiência com engenharia mecânica e interesse em geofísica.

Ela solicitou a ajuda de dois professores, Melany Hunt e Rob Clayton, e juntos caminharam pela reserva nacional de Mojave na Califórnia para estudarem o fenômeno em primeira mão. Eles esperavam que trabalho ajudaria explicar certas discrepâncias em medições anteriores do caso das areias uivantes.

É isso mesmo: essa não foi a primeira vez em que cientistas intrépidos se aventuraram pelo deserto para escorregarem por dunas de areia e gravarem os efeitos sonoros produzidos – sejam cantos, estrondos ou arrotos. A quase dez anos atrás, uma equipe internacional liderada por Stephane Douady estudava a formação de dunas em forma de crescentes no Marrocos, e acidentalmente causaram uma avalanche enquanto escalavam uma duna. Isso produziu um canto de 100 decibéis. Descobriram que escorregar pelas dunas produzia o mesmo barulho, observação que anotaram devidamente. A equipe até conseguiu recriar o som em uma caixa de areia em forma de rosca no laboratório.

O motivo

A areia é um meio granular, o que significa que consegue agir como um sólido, e ao mesmo tempo fluir como se fosse um líquido quando forma uma avalanche. Douady propôs que a superfície da duna agisse como um tipo de alto-falante, amplificando as vibrações das ondas da superfície causadas pela avalanche de areia. Grãos individuais colidiram aproximadamente 100 vezes por segundo, criando um retorno em loop de colisões afinadas em uma frequência específica (perto de 450 Hz é a frequência mais comum, apesar das dunas estudadas por Vriend et al. “cantarem” entre 70 e 105 Hz).

O resultado foi que a areia que cantou. Mas isso não acontece com qualquer tipo de areia. Os grãos devem ser redondos e de um tamanho perfeito (entre 0,1 e 0,5 mm de diâmetro), e também devem conter sílica. O grão também não pode ser úmido demais.

É por isso que Vriend et al. realizaram suas pesquisas de campo em 25 dias dos meses mais secos: de maio a setembro. A temperatura chegou a escaldantes 48 graus em um dos dias, o que levou a equipe a efetuarem suas medidas entre três e quatro da manhã. Os pesquisadores usaram geofones para detectarem ondas se movimentando dentro das dunas, parecido com a forma em que microfones detectam ondas sonoras no ar.

Baseado nessas medidas, concluíram que os diferentes tipos de sons produzidos pelas dunas são associados com os diferentes tipos de ondas reverberando dentro da duna de areia. O que são chamadas de “ondas P” são responsáveis pelo som de estrondo, Vriend explicou que estas viajam em grandes volumes e por isso se espalham em toda a duna. Em contraste, “ondas Rayleigh” parecem produzir sons de arroto e só se espalham perto da superfície da duna. Esses são dois efeitos físicos distintos, por mais que sejam parecidos.

A equipe também descobriu outro efeito surpreendente, perceberam que conseguiam ativar a resonância natural da duna ao baterem em uma placa de metal com um martelo, produzindo a conhecida frequência de estrondo.

No início do ano, Vriend levou uma nova leva de alunos para o Qatar para estudarem a migração de dunas e dinâmicas de avalanche e ficaram maravilhados ao ouvirem os estrondos em primeira mão. “Parece que o seu corpo inteiro começa a vibrar,” Vriend contou ao Gizmodo. “Quando você está longe da duna é muito difícil entender como uma avalanche tão pequena cria um barulho tão alto que ressona sobre o deserto.”

Referências:

Dagois-Bohy, S., Courrech du Pont, S. and Douady, S. (2012) “Singing-sand avalanches without dunes,” Geophysical Research Letters 39: L20310.

 Douady, S. et al. (2006) “The song of the dunes as a self-synchronized instrument,” Physical Review Letters 97: 018002.

Hunt, M.L. and Vriend, N.M. (2010) “Booming Sand Dunes,” Annal Review of Earth and Planetary Sciences 38.

 Vriend, N.M., et al. (2007) “Solving the mystery of booming sand dunes,” Geophysical Research Letters 34: L16306.

Vriend, N.M., Hunt, M.L. and Clayton, R.W. (2015) “Linear and Nonlinear Wave Propagation in Booming Sand Dunes,” Physics of Fluids, published online October 27, 2015.

As imagens são cortesia de Vriend et al/Physics of Fluids

Tradução por Mariana Siqueira