Sim, ao menos em um teste de campo com um túnel raso. Em 2022, uma equipe da Universidade de Birmingham usou um gradímetro quântico para localizar uma estrutura enterrada sem escavar. O ensaio mostrou que variações na gravidade podem revelar um vazio sob a superfície; não demonstrou, porém, que o equipamento seja capaz de detectar qualquer cavidade de mineração ou fazê-lo a qualquer profundidade.
O trabalho, intitulado “Quantum sensing for gravity cartography”, foi publicado na Nature em 24 de fevereiro de 2022. Ben Stray liderou a equipe, que reuniu pesquisadores de física e engenharia de Birmingham e colaboradores dos setores público e privado. O teste foi realizado sobre um túnel de serviços com 2 metros de largura, sob uma via do campus universitário e a cerca de 1 metro de profundidade.
Átomos de rubídio comparam a gravidade em duas alturas
O instrumento não procura o vazio enviando um sinal para o subsolo, como ocorre com métodos que usam ondas eletromagnéticas. Ele mede a resposta gravitacional passiva da massa sob o terreno. Um túnel contém menos massa do que o material que ocuparia aquele volume e, por isso, altera ligeiramente a gravidade local. O desafio é distinguir essa variação das mudanças provocadas pelo solo e pelo movimento do próprio instrumento.
Para isso, o protótipo usou duas nuvens de átomos ultrafrios de rubídio, separadas verticalmente por cerca de 1 metro. Pulsos de laser manipulam as nuvens e fazem com que atuem como ondas de matéria em um interferômetro: a fase que adquirem durante a queda permite medir a aceleração gravitacional. Ao comparar as medições nas duas alturas, a equipe obtém o gradiente da gravidade e consegue reduzir parte do ruído que afeta simultaneamente as duas nuvens, inclusive o causado por vibrações.
A diferença entre as duas medições é importante. Um gravímetro registra a gravidade em um ponto; um gradímetro compara como ela varia entre duas posições próximas. Essa comparação ajuda a identificar anomalias locais, embora não elimine todas as interferências nem determine, por si só, a forma exata do objeto enterrado.
O ensaio percorreu 8,5 metros sobre um túnel
Durante o teste, os pesquisadores mediram o gradiente a cada 0,5 metros ao longo de uma linha de 8,5 metros que cruzava o túnel. O sinal observado coincidiu com o estimado por simulações do campo gravitacional, que levaram em conta a geometria da estrutura e fatores do entorno, como edifícios próximos. O estudo informou uma incerteza estatística de 20 E; um Eötvös (E) equivale a 10⁻⁹ s⁻². A anomalia foi distinguida com uma relação sinal-ruído de 8.
A demonstração foi um levantamento controlado sobre uma estrutura conhecida, não uma busca às cegas em uma mina. Ela comprovou que um sensor de átomos frios podia operar fora do laboratório e produzir um mapa de alta resolução espacial em condições reais de terreno. A Universidade de Birmingham também descreve testes de engenharia posteriores em suas instalações, entre eles ensaios para detectar tubulações em um leito de areia; são avaliações de desempenho e não equivalem a uma validação comercial para exploração mineral.
Geologia, vibrações e profundidade definem os limites
A cavidade não é a única fonte de uma anomalia gravimétrica. Variações na densidade das rochas, umidade, topografia, edifícios, vibrações do tráfego e inclinação do equipamento podem alterar ou mascarar o sinal. Por isso, os dados exigem correções e modelos geológicos para interpretar que distribuição de massa poderia produzir o padrão medido. Uma leitura isolada não basta para concluir que existe uma cavidade nem para calcular com certeza seu tamanho e sua profundidade.
Outro estudo de campo demonstra a aplicação da gravimetria quântica em um ambiente desafiador, mas com um objetivo diferente. No Etna, um gravímetro quântico de átomos registrou, durante cerca de quatro meses, mudanças associadas a redistribuições de massa vulcânica, a aproximadamente 2,5 quilômetros das crateras ativas. Esse resultado reforça o uso da gravimetria quântica em campo, mas não comprova a detecção de cavidades de mineração.
Para embasar decisões antes da perfuração, um sistema teria de medir com sensibilidade e rapidez suficientes em uma malha de pontos, controlar o ruído e comparar a anomalia com informações geológicas e outros métodos geofísicos. O teste de Birmingham oferece uma resposta concreta à pergunta: um protótipo quântico localizou um túnel raso; sua capacidade de detectar cavidades mais profundas, irregulares ou em terrenos geologicamente complexos ainda precisa ser validada.
