A História magnética do Brasil
Autor: Ivan Sanches | Publicado: 2012-04-21T16:19:00-03:00




Durante quatro anos, o físico Gelvam Hartmann coletou e examinou quase 600 fragmentos de tijolos de igrejas e casas antigas da Bahia, de São Paulo, do Rio de Janeiro e do Espírito Santo para conhecer a variação do campo magnético terrestre sobre o Brasil nos últimos 500 anos, um período sobre o qual praticamente não havia informação do ponto de vista geofísico. Seu trabalho registrou uma inesperada queda na intensidade do campo magnético nas regiões Nordeste e Sudeste e, a partir daí, estabeleceu um método de análise de materiais arqueológicos brasileiros que confirmou ou definiu as prováveis datas de construções antigas, algumas delas sem nenhuma documentação histórica.
Ao lado de arqueólogos, arquitetos e geólogos, Hartmann tirou pequenas lascas de tijolos de igrejas e casas coloniais do Pelourinho, no centro histórico de Salvador, com martelo e talhadeira quando era possível ou, quando não, com uma furadeira resfriada a água. Aos poucos, enquanto examinava esse material no Instituto de Física do Globo de Paris (IPGP) e no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da Universidade de São Paulo (USP), ele construiu a história magnética do Brasil, ao confirmar as datas das construções e associá-las com as respectivas intensidades magnéticas. Assim é que emergiu uma informação nova – a intensidade do campo magnético, de 36,2 microteslas (tesla é a unidade de medida da densidade de fluxo magnético) – de uma das mais antigas construções do Brasil, a Catedral de São Salvador, erguida pelos jesuítas entre 1561 e 1591 com dinheiro do terceiro governador-geral do Brasil, Mem de Sá, e um sino trazido de Portugal.
Quase não houve problemas com a maioria das amostras das fundações e das paredes das igrejas de Salvador, mas, estranhamente, a análise de uma amostra da casa do poeta Gregório de Matos, conhecido como Boca do Inferno por causa do sarcasmo com que tratava as autoridades de Salvador, indicou que a construção teria sido erguida em 1830, não entre 1695 e 1700, como os documentos indicavam. Hartmann verificou depois que essa era a data apenas do terceiro piso – construído mais tarde –, de onde ele havia coletado amostras de tijolos quando aquela parte da casa passava por uma restauração.
“Os geofísicos estão nos ajudando a contar a história da ocupação do Brasil”, reconhece Marisa Afonso, professora de arqueologia e vice-diretora do Museu de Arqueologia e Etnologia (MAE) da USP. Em abril de 2004, ela atravessava um longo dia chuvoso no centro regional do MAE em Piraju, interior paulista, quando recebeu um e-mail de Ricardo Trindade, professor do IAG e orientador de Hartmann no doutorado. De Paris, Trindade a convidava para ajudar a construir a curva de datação de materiais arqueológicos, como ainda não havia sido feita no Brasil, usando registros do campo magnético, nos moldes do que ele já tinha visto por lá. “Quanto mais métodos de datação, melhor, porque as técnicas mais usadas, como carbono 14 e termoluminescência, nem sempre funcionam em todos os casos”, diz ela. “Por sorte tanto Gelvam quanto Ricardo gostam de arqueologia e sabem falar do que fazem de maneira simples.”
Ao mesmo tempo, Hartmann e outros pesquisadores do IAG estão detalhando as variações do campo magnético terrestre, principalmente nas regiões onde é menos intenso. O campo é gerado pelo movimento do ferro líquido no núcleo da Terra, expressa-se na superfície do planeta, orientando as bússolas, e forma uma barreira invisível a 30 mil quilômetros acima da superfície do planeta que dificulta a entrada de partículas vindas do Sol. Agora está claro que a região onde o campo é mais fraco em toda a superfície terrestre, a Anomalia Magnética do Atlântico Sul, está se deslocando e se expandindo. Antes restrita ao sul da África, essa área atualmente cobre parte do sul da América do Sul e quase todo o Atlântico Sul.
O ponto de menor intensidade dessa mancha está se deslocando para oeste: já esteve no sul da África, e depois no meio do Atlântico Sul, a meio caminho entre o Brasil e a África do Sul. Por volta de 1930 estava perto da cidade do Rio de Janeiro, migrou para o sul e estacionou sobre o estado de Santa Catarina e atualmente se encontra no Paraguai, com uma intensidade de cerca de 22 microteslas. Algumas consequências são conhecidas: justamente nas áreas onde o campo é mais fraco os satélites de telecomunicações e os ônibus espaciais podem sofrer mais interferências magnéticas, que podem danificar seus equipamentos, tanto quanto, em uma escala menor, um ímã pode desmagnetizar um computador e o fazer perder as informações.



Os resultados surgiram após uma série de surpresas, nem todas agradáveis. Hartmann conta que se sentiu desarvorado em maio de 2008, logo no início de um estágio de seis meses no laboratório de paleomagnetismo do Instituto de Física do Globo de Paris. Seu propósito era caracterizar o campo magnético do material que tinha levado – fragmentos cerâmicos brasileiros dos últimos 2 mil anos –, mas as coisas começaram a dar errado. “Yves Gallet, o chefe do laboratório, disse que eu não conseguiria analisar aquelas peças, por não estarem bem cozidas por dentro. Cerâmicas, tijolos, telhas ou qualquer outro material que passou por um aquecimento intenso podem guardar o registro do campo magnético da Terra no momento do cozimento, mas, para isso,  têm de ter sido assados de modo uniforme. Yves me fez uma proposta: ‘Vá para o Brasil, fique lá 20 dias, colete material histórico, de no máximo 500 anos, e volte; te pago a passagem’”, conta Hartmann.

Ele desembarcou em Salvador, a primeira capital do Brasil. De imediato procurou Carlos Etchevarne, professor de arqueologia da Universidade Federal da Bahia (UFBA) que conhecera em um congresso três anos antes, e Rosana Najjar, arqueóloga do Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (Iphan) e coordenadora do Projeto Pelourinho de Arqueologia (Monumenta/Iphan). Etchevarne e Rosana o apresentaram a outros arqueólogos, que o ajudaram a coletar fragmentos de tijolos de fundações, paredes ou tetos de 20 construções antigas do Pelourinho. “Nunca tínhamos trabalhado antes com físicos”, conta Etchevarne, “mas conseguimos um diálogo muito bom, rapidamente, com objetivos comuns”.
Eles selecionaram prédios cuja data de construção já era conhecida por meio de registros históricos ou de pesquisas arqueológicas. A razão é simples: Hartmann precisava de uma referência inicial para estabelecer a data de construção por seus próprios métodos, medindo a intensidade dos resquícios do campo magnético registrado em minerais ferrosos como a magnetita e a hematita, que compõem a argila usada para fazer os tijolos dessas construções. Tanto quanto a data, lhe interessava a intensidade do campo magnético no momento do cozimento. “O campo magnético da Terra oscila incessantemente, em diferentes escalas de tempo, de milissegundos a bilhões de anos, de modo que fragmentos de construções com idades distintas registram valores do campo também distintos”, diz ele.
De volta a Paris, Hartmann conta que trabalhou “16 horas por dia, incluindo sábados e domingos”, durante dois meses para determinar a idade e a intensidade do campo magnético do material que havia levado. Com essas e outras amostras colhidas em outra viagem a Salvador, ele confirmou por seus próprios métodos as datas de construções históricas, afinando as técnicas de trabalho. “Esses dados servem de ferramenta de datação de construções históricas”, atesta Trindade, que acompanhou a segunda expedição a Salvador, em dezembro de 2008. Servem mesmo. À medida que dominava a técnica e criava uma associação entre as datas e as intensidades do campo magnético, Hartmann pôde definir a data de construção – entre 1675 e 1725 – de uma casa do Pelourinho, a de número 27, da qual os arqueólogos não tinham nenhuma documentação.
No instituto em Paris e no IAG, Hartmann preparou 295 amostras de 14 igrejas e casas de Salvador. Depois, na Região Sudeste, percorreu casas de fazenda, igrejas e outras construções de São Paulo, ao lado do arqueólogo Paulo Zanettini, e do Espírito Santo e do Rio de Janeiro, com a arqueóloga Rosana Najjar, e obteve mais 289 amostras de 11 lugares. Hartmann deixou as amostras no formato de cubos com um centímetro de lado. Depois submeteu as amostras ao forno paleomagnético, que, após sucessivos aquecimentos e resfriamentos, resgata a intensidade e a orientação do campo magnético no momento em que a argila foi queimada pela primeira vez. É um método demorado e, por enquanto, de baixa eficiência: Hartmann obteve boas informações de apenas 56% das amostras do Nordeste e de 38% das do Sudeste.
Depois de assar, resfriar e medir no magnetômetro as amostras de cada lugar que visitou, Hartmann construiu as curvas de variação da intensidade do campo magnético para cada região. A do Nordeste exibiu valores decrescentes - em torno de 40 microteslas em 1560 para 25 em 1920 - com uma queda de aproximadamente cinco microteslas a cada século. "É bastante", diz ele. Os valores das amostras da Região Sudeste apresentaram uma queda mais acentuada, como detalhado em um artigo publicado este ano na revista Earth and Planetary Science Letters, onde em 2010 saíram os dados sobre o Nordeste. "Os dois artigos representam uma contribuição fundamental para a compreensão da evolução do campo magnético terrestre nos últimos 500 anos", assegura Trindade. O geofísico Igor Pacca, professor do IAG e um dos pioneiros no Brasil no estudo do campo magnético terrestre, levantou as informações de milhões de anos atrás, registradas em rochas. As mais recentes, do início do século passado para cá, estão sendo coletadas por observatórios terrestres e satélites.
Ao menos nas primeiras tentativas, essa técnica não serviu para datar pinturas rupestres, nem panelas de barro, que perderam o campo magnético original por terem ido muitas vezes ao fogo, nem as casas dos bandeirantes paulistas, feitas de barro amassado e prensado. Etchevarne acredita que talvez sirva para esclarecer as origens de potes de água, que só passam uma vez por temperaturas altas. "Um dos próximos desafios é encontrar como datar materiais com mais de 500 anos que não foram tão bem queimados", diz Marisa. "Já pedi a Gelvam para não desistir. Temos peças de cerâmica de até 7 mil anos para datar." Hartmann já começou a trabalhar com amostras colhidas em Missões e pretende examinar as igrejas de Minas Gerais o mais breve possível para ampliar as análises da variação do campo magnético entre as regiões do Brasil.
Segundo Trindade, essas análises regionais mostraram que o campo magnético no Brasil está longe de apresentar um comportamento ideal, que pode ser comparado ao campo magnético de um ímã de barra. Nas duas regiões, o campo magnético é complexo e apresenta fortes influências de componentes multipolares - ou não dipolares, como os geofísicos dizem. "Nesses casos", diz Hartmann, "a agulha da bússola apresenta uma forte deflexão com relação ao norte, que pode chegar a mais de 20°". Já na França, segundo ele, predomina o campo dipolar, como se a Terra fosse um ímã quase perfeito, e as deflexões com relação ao norte não excedem os 5°.
Campo menos intenso - Para os geofísicos, a queda contínua nos valores do campo magnético e o fato de as amostras das regiões Nordeste e Sudeste apresentarem grandes diferenças em intensidade devem estar ligados à Anomalia Magnética do Atlântico Sul (Sama, na sigla em inglês). Regida por campos não dipolares, a Sama é uma ampla região com as intensidades mais baixas do campo magnético - em torno de 28 microteslas (o valor médio do campo magnético da Terra é de 40 microteslas e o máximo, de 60 microteslas). "Por causa da proximidade geográfica, a influência da anomalia é maior no Sudeste que no Nordeste brasileiro", diz Hartmann. "A anomalia representa uma área em que a blindagem do campo magnético contra raios cósmicos e partículas solares é mais frágil."

Pacca vê a Sama como "uma janela" para partículas de alta energia conhecidas como raios cósmicos, que podem entrar mais facilmente na Terra através de regiões menos intensas do campo magnético. Ele e Everton Frigo, também do IAG, acreditam que os raios, por sua vez, poderiam facilitar a formação de nuvens, fazer chover mais e baixar a temperatura, principalmente sobre as terras cobertas por trechos menos intensos do campo magnético.
Há muito tempo se sabe que as manchas solares interferem no clima, mas nunca soubemos direito como", diz Pacca. Quanto mais manchas solares, maior a atividade do Sol - e maior seu campo magnético. Nesses momentos, o campo magnético do Sol age em conjunto com o campo magnético da Terra dificultando a entrada de raios cósmicos. Em períodos de menor intensidade da atividade solar, há menos manchas e o campo magnético do Sol é menos forte.
"Quando os campos do Sol e da Terra estão com a intensidade mínima, os raios cósmicos entram mais facilmente na Terra, colidem com partículas da atmosfera e geram uma quantidade enorme de elétrons e de outras partículas", diz Pacca. "Toda a energia criada com as colisões produz uma ionização, que pode favorecer a condensação de vapor de água. Os raios cósmicos podem ser os gatilhos que disparam as reações que levam à formação de nuvens de chuva", teoriza.
Pesquisadores do Reino Unido e da Dinamarca também defendem essa possibilidade, mas ainda há espaço para outras visões. "Até o momento", diz o físico Paulo Artaxo, da USP, com base em estudos do Painel Intergovernamental das Mudanças Climáticas (IPCC), de que ele faz parte, "não há evidências sólidas, nem a favor, nem contra, de que possa haver algum efeito de raios cósmicos sobre os processos de formação de nuvens".
Como essa região menos intensa do campo magnético se forma e como pode reduzir a intensidade do campo registrado em rochas ou tijolos? Ninguém sabe. O que mais pode acontecer em razão dessa queda na intensidade do campo, além das interferências em telecomunicações? Outro mistério. "Einstein já dizia em 1905 que a origem e a evolução do campo magnético terrestre são um dos problemas mais difíceis da física, já que não seguem nenhum padrão", argumenta Hartmann.
O comportamento do campo magnético terrestre é complexo a ponto de já ter apresentado até mesmo reversões dos polos - o polo norte tornando-se sul - a mais recente há 780 mil anos. E existe a possibilidade de mudar outra vez: "Apareceu uma anomalia na Sibéria, que está se ampliando e já é mais intensa que o polo norte magnético", diz Pacca. "Por enquanto, é como se a Terra tivesse dois polos norte, mas o atual polo norte está perdendo a vez e pode surgir outro, mais forte, em milhares de anos."
Pacca montou um dos primeiros laboratórios de paleomagnetismo no Brasil em 1971, no Instituto de Física da USP. Dois anos depois ele reinstalou os equipamentos no IAG, para onde se mudou, como professor convidado, para formar um grupo de pesquisas em geofísica. Como não havia outros materiais para estudar, por muitos anos só rochas entravam lá.
Um dos trabalhos mais ambiciosos consistiu na análise da intensidade e da orientação do campo magnético de 10 mil amostras de rochas do Brasil e da África. Daí saíram detalhes sobre a posição dos continentes na Terra de 1 bilhão de anos atrás, bem diferente de agora: o que corresponde ao atual território brasileiro era uma série de grandes ilhas distantes umas das outras e o bloco de rochas que forma a atual Amazônia estava separado de Goiás e do Nordeste por mares e mais próximo do sul do país do que hoje (ver Pesquisa FAPESP nº 75, de maio de 2002). Hoje, grupos de pesquisadores em 24 países - na América do Sul, apenas Argentina e Brasil - trabalham com geomagnetismo e paleomagnetismo.
Pacca encontrou recentemente o que acredita ser o mais antigo estudo em português sobre magnetismo nas rochas, o Roteiro do Goa a Diu, publicado em 1538 (Goa e Diu eram domínios portugueses no sudoeste da atual Índia). O autor é dom João de Castro, nobre português que terminou a vida, aos 48 anos, como vice-rei da Índia. Em seus roteiros, ele mostrava como os navegadores deveriam se orientar em alto-mar, valendo-se das estrelas e de instrumentos simples como a bússola, para chegar aos destinos desejados. "Se não houvesse campo magnético, não haveria bússola", diz ele. "E sem a bússola não teria havido grandes navegações, que enriqueceram muitos comerciantes e permitiram a conquista de novos espaços como o Brasil."


Artigo científico
Hartmann, G.A. et al. New historical archeointensity data from Brazil: Evidence for a large regional non-dipole field contribution over the past few centuries. Earth and Planetary Science Letters.  v. 306, p. 66-76. 2011
O ProjetoEvolução do campo magnético terrestre na América do Sul para os últimos 500 anos -  nº 2000/10754-4
ModalidadeBolsa de Pós-doutorado
CoordenadorGelvam André Hartmann - IAG/USP
InvestimentoR$ 145.801,14

REVISTA PESQUISA FAPESP - Carlos Fioravanti - julho 2011