Como um cabo de fibra óptica em Svalbard permite detetar uma baleia silenciosa

Investigadores descobriram uma forma de detetar uma baleia silenciosa - uma baleia que não emite qualquer som - ao ler a ténue onda de pressão gerada quando o corpo a nadar empurra a água por cima de um cabo de fibra óptica no fundo do mar. No Ártico, uma baleia-azul manteve-se rastreável depois de se calar e descer para águas mais profundas.

Até aqui, localizar uma baleia através do som significava esperar que ela vocalizasse; quando nadava em silêncio, não havia nada para um dispositivo de escuta captar. Interpretar a esteira que deixa na água pode alargar a forma como os investigadores contam baleias e como alertam navios para se manterem afastados.

Um cabo que “ouve”

O cabo de fibra óptica estende-se ao longo do fundo do mar ao largo de Svalbard, um arquipélago norueguês muito a norte, no Ártico, e não foi instalado para estudar vida selvagem. Transporta tráfego normal de internet e de telefone.

Uma equipa da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia (NTNU) mostrou que o mesmo filamento de vidro pode comportar-se como uma longa fila de microfones subaquáticos.

Tudo assenta num único equipamento: envia impulsos laser pela fibra e analisa como a luz de retorno cintila, à medida que o vidro se alonga e se comprime de forma quase impercetível quando passam vibrações.

Esta abordagem - deteção acústica distribuída - transforma um único cabo em milhares de pontos de escuta ao longo do fundo marinho.

Detetar baleias silenciosas

Em 2020, o grupo demonstrou que os cabos conseguiam captar os gemidos profundos de baleias a vocalizar; e um artigo anterior já tinha mostrado essas mesmas fibras a registar navios, tempestades e sismos distantes.

Apanhar uma baleia em silêncio é mais difícil. O novo trabalho desce a uma banda de sinal muito mais baixa: as ondas de pressão lentas que um corpo em movimento empurra através da água.

Martin Landrø, diretor do Centro de Previsão Geofísica da NTNU e autor sénior do estudo, descreveu o fenómeno de forma direta.

Quando uma baleia nada, desloca a água e agita o sedimento mole em redor. A equipa lê o traço ténue que chega ao cabo como evidência desse movimento - mesmo que o animal não esteja a emitir som.

Apesar de fraco, o sinal consegue alcançar a fibra. “Se as baleias estiverem em silêncio, o movimento do corpo provoca perturbações na água e nos sedimentos, pelo que as conseguimos detetar, mesmo que não estejam a fazer qualquer ruído”, disse Landrø.

Ler a esteira

Estes sinais de baixa frequência perdem-se rapidamente com a distância, o que ajuda a explicar por que motivo quase ninguém os tinha usado para procurar baleias. Robin André Rørstadbotnen, investigador de pós-doutoramento no centro e primeiro autor do estudo, relaciona a dificuldade com a escala.

Um navio e uma baleia não são assim tão diferentes na forma, mas diferem muito no volume. “Um navio grande é fácil de detetar porque desloca muita água, mas uma baleia é muito mais pequena, pelo que desloca muito menos água”, disse Rørstadbotnen.

Junto à superfície, uma baleia pequena mal se nota. O sinal torna-se mais claro quando passa perto do cabo ou quando entra em águas mais profundas, por isso a equipa precisou de uma comparação sólida. Os navios forneceram-na.

Cada embarcação de grande porte transporta um transponder que transmite o nome, a posição e a velocidade, o que significa que um casco em passagem vem acompanhado pelo seu próprio trajeto exato.

Os navios mostraram o caminho

As fibras já estavam a registar o estrondo de navios de cruzeiro a atravessar as mesmas águas do Ártico. O que a equipa não tinha analisado era a banda muito mais baixa por baixo desse ruído: a onda de pressão que cada casco empurra à sua frente.

A fibra também captou esse componente. “A grande surpresa foi que esta fibra conseguia detetar isto”, disse Landrø.

Para converter esse sinal em física, os investigadores recuaram mais de um século, a uma equação que Lord Rayleigh publicou em 1917 sobre bolhas a colapsar na água.

A mesma matemática ajustava-se a um casco - ou a um corpo - a empurrar água para o lado. Como a velocidade e a posição de cada navio eram conhecidas com precisão, conseguiram afinar a equação até o modelo coincidir com o que o cabo registava.

A baleia-azul silenciosa

O teste decisivo acabou por depender de um animal no momento certo. Uma baleia-azul estava a cantar perto da superfície, dentro do alcance do cabo, e depois calou-se e desceu para águas mais profundas.

“Fomos felizes por encontrar uma baleia, uma baleia-azul, que estava a vocalizar perto da superfície e depois, quando parou de vocalizar, mergulhou”, disse Landrø.

No início, as vocalizações da baleia destacavam-se claramente nos dados acústicos, tal como a equipa vinha a identificar baleias a cantar há anos. Depois as chamadas cessaram - e um sistema de escuta convencional teria perdido o animal nesse instante.

Desta vez, os investigadores recorreram ao sinal mais baixo e mais lento. A baleia continuava lá: uma assinatura ténue a deslizar pelos dados à medida que descia. Ao aplicar a equação de Rayleigh, essa mancha transformou-se num percurso que foi possível seguir.

Ninguém tinha seguido uma baleia desta forma, através da água que desloca em vez do som que produz. O animal ficou em silêncio, mas manteve-se detetável. É precisamente esse intervalo - entre uma baleia que se cala e uma baleia que desaparece do radar - que este estudo vem fechar.

O avanço apoia-se no historial do próprio grupo. Um estudo de 2023 utilizou dois cabos paralelos no fundo do mar ao largo de Svalbard, cada um com cerca de 257 km de comprimento, para acompanhar oito baleias-comuns a cantar durante cinco horas e estimar as suas posições com um erro de aproximadamente 91 m. Nesse caso, todas tinham de estar a vocalizar para serem encontradas.

Ajudar a proteger as baleias

Contar baleias sempre foi difícil. Percorrem oceanos inteiros e, na maior parte do tempo, não há ninguém a observá-las. Uma técnica que também apanhe as silenciosas pode permitir contagens muito mais completas de quantas passam por um determinado troço de costa.

O mesmo tipo de leitura pode ainda servir para as proteger. O tráfego marítimo no Ártico está a aumentar à medida que o gelo marinho recua, e as baleias estão a permanecer mais a norte até mais tarde no ano, colocando grandes animais e grandes cascos nas mesmas rotas. Um cabo capaz de sinalizar uma baleia silenciosa perto de uma via movimentada poderia alimentar um aviso aos navios antes de uma colisão.

O trabalho ainda está numa fase inicial, e a equipa reconhece que há muito por esclarecer. A observação de um navio de cruzeiro, o Le Commandant Charcot, ao longo de três épocas deu-lhes uma referência para interpretar estes sinais ténues.

Ainda assim, o que já demonstraram é concreto. “Ao longo de três épocas de cruzeiros, obtivemos muita informação muito valiosa que pode ajudar-nos a compreender melhor estes sinais de baixa frequência”, disse Rørstadbotnen.

Antes deste estudo, uma baleia que deixasse de vocalizar saía do mapa. Agora, um filamento de vidro no fundo do mar consegue mantê-la sob observação através da água que desloca - sem exigir qualquer som.

Os oceanos já estão entrelaçados com estes cabos, pelo que grande parte do hardware necessário para vigiar baleias desta forma já se encontra no fundo do mar.