Introdução
Numa tarde de junho de 1890, nas terras altas arborizadas do norte do condado de Bucks, na Pensilvânia, um médico do interior chamado John J. Ott bateu numa pedra com um martelo de aço, e uma nota clara, como a de um sino, soou por cima de uma banda de metais. A multidão havia se reunido para a terceira reunião anual da Buckwampum Historical and Literary Society. A sugestão de construir o instrumento partira de um historiador local, William J. Buck, e Ott a tomou ao pé da letra: arrastou blocos da encosta do campo de Stony Garden e os organizou por tom. Cada pedra pesava cerca de 200 libras, aproximadamente 91 quilos, e Ott descobriu que podia deixar uma nota um pouco mais aguda ou mais grave destacando uma lasca fina da rocha. Acompanhado pela Pleasant Valley Band, ele executou um programa curto que incluía “Home Sweet Home” e uma composição de sua autoria, de título insuperável: “Sounds from the Ringing Rocks” (“Sons das Rochas Sonoras”). Uma testemunha registrou o detalhe que mais importa: “Os tons claros, como de sino, das rochas podiam ser ouvidos acima das notas dos metais.”
Ott estava tocando geologia. Os blocos que ele levou colina abaixo pertencem a uma classe de pedra que os geólogos chamam de rocha sonora ou litofônica, uma rocha que soa como metal golpeado, em vez de responder com o toc surdo e terroso que esperamos de uma martelada. Um século e um terço depois, a questão central sobre essas rochas sonoras, aquela que pairava sobre o concerto de Ott, continua sem resposta. Sabemos muito sobre o que essas rochas são, de onde vieram e quais condições as produzem. Não sabemos, de forma consolidada e revisada por pares, qual é o mecanismo físico preciso que faz um bloco cantar enquanto o bloco encostado nele permanece mudo.
Como uma rocha sonora realmente soa
Comece pela experiência, porque a ciência só faz sentido depois que você ouve a coisa com os próprios ouvidos. O local de rochas sonoras mais visitado dos Estados Unidos é o Ringing Rocks County Park, perto de Upper Black Eddy, em Bridgeton Township, no condado de Bucks. Uma trilha curta e plana sai de um estacionamento de terra apertado e atravessa uma floresta comum de árvores folhosas da Pensilvânia, e então as árvores acabam. À sua frente se estende um campo árido de blocos escuros e angulosos, de sete a oito acres, empilhados em alguns pontos até dez pés de profundidade, quase sem solo, sem sombra e com muito pouca coisa crescendo entre as pedras, exceto, segundo vários relatos, algumas aranhas de tamanho fora do comum.
Os visitantes chegam armados de martelos (a etiqueta local é trazer o seu), e o campo se enche de uma percussão de batidas. A maioria das pancadas produz exatamente o que se esperaria: um baque seco, o som de um martelo batendo numa pedra, o breve tlim metálico do aço contra a pedra e nada mais. Então você acerta o bloco certo e a nota ecoa, sustentada por vários décimos de segundo, mais próxima de uma bigorna ou de um sino pesado do que de qualquer coisa que se associe à geologia. A empresa de consultoria acústica Acentech, que passou um dia de campo medindo as rochas do parque em 2020, descreveu as boas rochas sonoras como produtoras de “alguns tons fortes e nítidos que levam vários décimos de segundo para decair”, às vezes sobrepostos a “uma ampla faixa de tons complexos que decaem um pouco mais depressa”. Os primeiros visitantes recorreram à mesma comparação repetidas vezes: as rochas, escreveram, soam “como o som da bigorna de um ferreiro”.
Duas características dessa experiência são centrais para tudo o que vem a seguir. Primeiro, as rochas vivas e as mortas são idênticas à vista. Não há marca visível, cor ou textura evidente que separe uma rocha sonora de uma surda; só se encontram as vivas batendo nelas, e é por isso que as melhores rochas sonoras de um campo muito visitado estão cravejadas de cicatrizes claras e lascadas, onde gerações de martelos já acertaram. Segundo, a proporção de rochas sonoras é surpreendentemente baixa. Pela maioria das contagens, apenas cerca de um terço dos blocos de um dado campo soa, e cerca de dois terços não.
Por que as rochas sonoras soam?
Uma rocha soa pela mesma razão geral que faz soar um sino ou uma taça de vinho. Quando é golpeada, ela vibra em suas frequências naturais de ressonância e irradia essas vibrações para o ar na forma de som. Se a vibração se sustenta como um tom audível ou se extingue de imediato depende da eficiência com que o material transmite uma onda elástica e da rapidez com que dissipa essa energia como atrito interno. Um material de alta rigidez e baixo amortecimento interno soa; um material que drena a energia vibracional para calor e para atrito microscópico dá apenas um baque. Os engenheiros descrevem isso com uma grandeza chamada fator de qualidade, ou Q: um objeto de Q alto perde pouca energia por ciclo e soa por muito tempo, enquanto um objeto de Q baixo mal chega a soar.
As rochas desses locais são bem adequadas a um comportamento de Q alto já no nível da matéria-prima. Na Pensilvânia, são diabásio, uma rocha ígnea intrusiva escura, densa e dura, quimicamente equivalente ao basalto e ao gabro, mas de granulação intermediária, formada sobretudo por ripas entrelaçadas de feldspato plagioclásio e por piroxênio. O diabásio tem densidade de cerca de 2,9 a 3,3 gramas por centímetro cúbico e dureza de Mohs de aproximadamente 6 a 7. É rígido, é denso, e seu arcabouço cristalino firmemente entrelaçado permite que uma onda elástica o atravesse com perda relativamente pequena. O som se propaga nessa rocha a algo da ordem de vários quilômetros por segundo. Em termos de material, um bloco limpo e sem fraturas de diabásio é um sino plausível.
Mas o material, sozinho, não pode ser a resposta completa, e o motivo está ali mesmo, no campo. Todos os blocos de um campo de rochas sonoras da Pensilvânia são feitos essencialmente do mesmo diabásio, e ainda assim só um terço deles soa. O que separa uma rocha viva de uma morta não é o tipo de rocha. É algo no bloco individual, em sua condição interna e em sua história aprisionada, que dois blocos de composição idêntica não compartilham. Descobrir o que é esse algo ocupou o punhado de pessoas que estudaram o problema a sério, e é exatamente aí que a ciência consolidada se esgota e o debate começa.
O mito do ferro e por que ele não morre
A resposta errada mais duradoura é o ferro. É intuitiva e é repetida em toda parte, inclusive por sites de turismo e escritores de viagem até hoje: as rochas soam como metal porque são cheias de metal, especificamente de ferro, e é o ferro que lhes dá o tom de sino. A história tem o apelo de todas as explicações simples e bem-arrumadas e a desvantagem de ser falsa.
A análise química do diabásio de Coffman Hill, o corpo rochoso específico que abastece o campo de Upper Black Eddy, situa seu teor de ferro, expresso como óxido férrico, em cerca de 9 a 12%. É um valor alto em comparação com uma rocha ígnea média; o granito costuma ficar em torno de 3%. Mas está em cheio dentro da faixa normal de um basalto, que é essencialmente o que o diabásio é. Rocha máfica é rica em ferro por definição; não há nada de exótico nesses números. Se 9 a 12% de ferro fizessem uma rocha soar, o basalto e o gabro comuns do mundo inteiro badalariam, e não badalam.
As rochas sonoras de Montana encerram a questão pelo outro lado. Não são diabásio de modo algum, e sim um monzonito com olivina e piroxênio, uma rocha diferente, de um contexto geológico diferente, a dois terços de um continente de distância, e seu teor de ferro, como óxido ferroso, é de cerca de 7% da rocha total, menor que o do diabásio da Pensilvânia. Elas soam igualmente bem. Como a Rock & Gem Magazine resumiu o ponto em 2023: “Alguns especulam que isso se deve ao ferro presente na composição das pedras, mas, na realidade, a maioria tem apenas cerca de sete por cento desse elemento. Além disso, há outras rochas com concentrações muito mais altas que não têm essa característica melodiosa.” Dois tipos de rocha, dois teores de ferro, o mesmo tom de sino. O teor de ferro vai de carona; não é ele quem dirige. O timbre metálico que engana o ouvido é mais bem atribuído a uma combinação da alta densidade da rocha com sua tensão elástica interna, um som que você pode reproduzir de forma tosca, em escala de cozinha, batendo na alça de uma xícara de café de cerâmica.
Como os campos se formaram: um mar de rocha à beira do gelo
Antes de perguntar por que cada rocha soa, ajuda entender por que existem esses campos de blocos estranhos e áridos, já que a geologia de sua formação se revela intimamente ligada à acústica. A história na Pensilvânia tem três atos: uma intrusão, uma exumação e uma era glacial.
Primeiro ato: o diabásio intrude
Há cerca de 200 milhões de anos, no início do Jurássico, o supercontinente Pangeia se rasgava ao longo do que viria a ser a margem atlântica. À medida que a África se afastava da América do Norte, a crosta se estirava e se fraturava em falhas, abrindo bacias sedimentares como a Bacia de Newark, parte de uma cadeia de bacias rifte que se estende de Nova York à Virgínia. Magma máfico subiu do manto superior e se injetou entre as camadas dos sedimentos dessas bacias, formando lençóis de diabásio chamados soleiras. O Serviço Geológico da Pensilvânia data a intrusão do diabásio na área de Ringing Rocks em cerca de 200 milhões de anos, em sedimentos do Triássico que haviam começado a se acumular por volta de 230 milhões de anos atrás.
Um detalhe dessa história de resfriamento importa enormemente para o som. Enquanto o magma permanecia na soleira, dois minerais pesados que já haviam cristalizado no manto, a olivina e o piroxênio, decantaram e se acumularam na base do lençol. Quando toda a soleira finalmente se solidificou, essa camada basal rica em cristais tornou-se uma unidade rochosa distinta, com apenas cerca de 10 a 15 pés de espessura, significativamente mais dura, mais densa e mais resistente ao intemperismo do que o diabásio comum acima dela. Esse diabásio basal com olivina é a rocha que forma os campos de rochas sonoras. A maioria dos observadores nunca percebe a distinção, porque o diabásio normal e o diabásio com olivina são ambos de cinza-escuro a preto e parecem iguais a olho nu; distingui-los costuma exigir um microscópio. A soleira de diabásio como um todo se formou a uma profundidade de cerca de 1,2 a 1,9 milha, ou seja, uns 2 a 3 quilômetros abaixo da superfície, sob o peso de tudo o que havia acima, fato que voltará a aparecer quando chegarmos à questão de onde vem a tensão interna das rochas.
Segundo ato: os matacões emergem
Ao longo dos 200 milhões de anos seguintes, o falhamento normal basculou a Bacia de Newark para noroeste, e a erosão removeu a rocha sobrejacente até que o resistente diabásio se destacasse como relevo elevado local. Muito antes de os blocos chegarem à superfície, o intemperismo químico avançou para baixo ao longo das juntas naturais da rocha ainda soterrada, arredondando no subsolo as quinas dos blocos e deixando núcleos arredondados de rocha fresca e dura, os matacões, envoltos por um material mais mole e decomposto, o saprolito. É o mesmo intemperismo esferoidal que produz blocos arredondados em paisagens graníticas do mundo todo. Quando o saprolito mole foi erodido, mais tarde, os matacões resistentes ficaram para trás como blocos isolados.
Essa origem em duas etapas é a conclusão central do único artigo de geomorfologia revisado por pares sobre o local, de A. Psilovikos, da Universidade Aristóteles, na Grécia, e do sedimentólogo de Princeton Franklyn B. Van Houten, publicado na Sedimentary Geology em 1982. Eles concluíram que os enormes blocos residuais nas encostas de Coffman Hill “provavelmente são matacões de um tor derivado da soleira de diabásio do Jurássico Inferior”, produzidos primeiro por intemperismo químico ao longo das juntas, antes do soerguimento regional, e depois exumados à medida que a antiga paisagem foi dissecada. O próprio campo de blocos árido, argumentaram, “provavelmente resultou do transporte de massa local de grandes blocos de uma parte mais alta de Coffman Hill por rastejo periglacial e solifluxão durante o Pleistoceno”.
Terceiro ato: o toque final periglacial
Essa palavra, periglacial, é a chave de por que os campos de rochas sonoras existem onde existem. Durante a última era glacial, a glaciação Wisconsin, o grande manto de gelo Laurentide parou logo ao norte desses afloramentos de diabásio. A rocha nunca ficou soterrada sob o gelo, que a teria triturado até virar entulho; em vez disso, ficou a poucas milhas além da margem, numa paisagem gélida de permafrost e brutais ciclos de gelo e degelo. Como disse o acústico Colin Worrich, da Acentech, o condado de Bucks “ficava a poucas milhas ao sul da geleira Wisconsin… Quando as geleiras começaram a recuar para o norte, há cerca de 12.000 anos, temperaturas mais quentes, florestas e solo avançaram, deixando os campos de blocos como os últimos vestígios visíveis do passado da Era do Gelo na Pensilvânia”.
A água se infiltrou nas juntas da rocha, congelou, expandiu e foi separando o substrato rochoso em blocos, a chamada gelifração. Nas encostas mais suaves, os blocos resultantes rastejavam lentamente encosta abaixo sobre o permafrost escorregadio em degelo, num processo chamado solifluxão (gelifluxão, quando o solo abaixo está congelado). A combinação produziu um felsenmeer, termo alemão para “mar de rocha”: um campo de blocos árido formado essencialmente no lugar, numa encosta suave o bastante, em geral com menos de 25 graus, para que o material fino do intemperismo fosse lavado antes que um solo pudesse se formar, mas não tão plana a ponto de os blocos simplesmente se desfazerem onde estavam. Nos campos da Pensilvânia, a unidade de diabásio mergulha cerca de 8 a 10 graus e a superfície do terreno tem declive de menos de 15 graus na mesma direção, a estreita janela geométrica que permite expor de uma só vez uma ampla extensão da fina camada de diabásio com olivina. Edgar T. Wherry, mineralogista e botânico que estudou os campos enquanto lecionava na Universidade Lehigh, foi o primeiro a identificá-los corretamente como felsenmeer, num artigo de 1912 nos Proceedings of the Academy of Natural Sciences of Philadelphia, de título maravilhoso: “Apparent Sun-Crack Structures and Ringing-Rock Phenomena in the Triassic Diabase of Eastern Pennsylvania”.
Por que, então, os campos de rochas sonoras são tão raros, se os campos de blocos periglaciais são comuns na Pensilvânia e em Nova Jersey? Porque quase tudo precisa se alinhar. É preciso especificamente a unidade basal de diabásio com olivina, e não o diabásio comum. É preciso que essa unidade fina mergulhe na mesma direção da superfície do terreno, para que um lençol amplo fique exposto. É preciso uma encosta dentro da estreita faixa tolerável. E é preciso que a rocha tenha ficado na borda sul do gelo do Pleistoceno, e não sob ele. As soleiras de diabásio da série Newark afloram numa faixa que corre por todo o comprimento dos Apalaches, mas apenas uma banda estreita do sudeste da Pensilvânia e de Nova Jersey vizinha produz campos de rochas sonoras. Os geólogos John e Joseph Pontolillo catalogaram pelo menos dezesseis locais de rochas sonoras na Pensilvânia e em Nova Jersey num inventário de 1993; a maioria dos que não foram destruídos por pedreiras ou por empreendimentos imobiliários fica em terras particulares. Três são de fácil acesso ao público: o Ringing Rocks County Park e Stony Garden, no condado de Bucks, e o Ringing Hill Park, perto de Pottstown, no condado de Montgomery.
Por que nem todas as rochas soam?
Esta é a pergunta que os visitantes de fato fazem, e é o coração do problema não resolvido. Os blocos são a mesma rocha, formados pelos mesmos processos, jazendo no mesmo campo. Ainda assim, cerca de dois terços deles dão um baque surdo e cerca de um terço soa, sem nenhum sinal externo de qual é qual.
Esse número de um terço chegou a ser testado. Em novembro de 2020, os acústicos Colin Worrich e Anthony DeMarte, da Acentech, passaram uma tarde no Ringing Rocks County Park com equipamento profissional de som, batendo com um martelo no que descrevem como “uma amostra aleatória e uniformemente distribuída de 534 rochas”. Dessas, 167 atenderam a seus critérios para soar. Com base nessa amostra, concluíram, com 95% de confiança, que a verdadeira proporção de rochas sonoras no campo é de 31%, com margem de 4% para mais ou para menos. O próprio guia de campo do Serviço Geológico da Pensilvânia observa que as estimativas populares vão de uma em seis a uma em três; a medição da Acentech cai na faixa superior e dá um intervalo de confiança real ao tão repetido “cerca de um terço”.
A principal explicação para a diferença é a tensão elástica interna. A ideia é que uma rocha viva é uma rocha sob um alto estado de tensão interna aprisionada, e que essa tensão é o que lhe permite soar, assim como uma corda de violão esticada canta, enquanto uma corda frouxa apenas fica mole. Uma rocha morta, nessa visão, é aquela cuja tensão interna foi aliviada, seja por quebra mecânica, seja por intemperismo lento, deixando-a incapaz de sustentar uma vibração clara. A analogia explica várias observações de uma só vez. Explica por que quebrar uma rocha sonora mata o som: partir um bloco em dois libera a tensão aprisionada, e o que sobra é um “pedaço morto de rocha”. Explica por que menos de um terço do campo soa, se a tensão é aliviada com mais facilidade em alguns blocos do que em outros. E dá ao campo uma espécie de ciclo de vida, em que uma rocha pode soar por um período de sua existência e depois silenciar à medida que sua tensão se dissipa.
O que esse quadro da tensão interna ainda não faz é especificar por completo a física subjacente, e é aí que fontes razoáveis e bem-informadas começam a se contradizer. Há, na verdade, duas questões em aberto aninhadas dentro da hipótese da tensão. De onde vem a tensão? E ela é de tração ou de compressão? Nenhuma das duas tem uma resposta consolidada e revisada por pares, e a literatura secundária se divide em ambas.
Os experimentos: três tentativas em sessenta anos
Surpreendentemente pouco trabalho experimental direto já foi feito sobre o som dessas rochas. O fenômeno é famoso, de acesso livre e cientificamente estranho, e mesmo assim todo o registro experimental se resume a três esforços espalhados por mais de meio século, nenhum deles um estudo moderno abrangente.
Faas e Flocks, 1966: os tons abaixo do limiar da audição
A primeira investigação acústica séria veio de Richard W. Faas, geólogo do Lafayette College, em Easton, na Pensilvânia, que levou rochas do campo do condado de Bucks para o seu laboratório em 1965 e relatou os resultados, junto com J. Flocks, nos Proceedings of the Pennsylvania Academy of Science em 1966, sob o título “Some acoustic properties of the ringing rocks diabase, Kintersville, Pennsylvania”. Faas descobriu que, quando uma rocha era golpeada, ela produzia não uma única nota limpa, mas uma série de tons, a maioria deles em frequências abaixo da faixa da audição humana. O som que uma pessoa de fato ouve, concluiu ele, é produzido porque esses tons constituintes interagem entre si; o toque audível é um produto emergente de componentes inaudíveis. Faas havia caracterizado a natureza do som. O que ele não conseguiu foi identificar a característica física específica da rocha que o gerava. Essa parte do mistério sobreviveu intacta ao seu trabalho.
As medições da Acentech, décadas depois, foram coerentes com o quadro básico de Faas e acrescentaram uma nuance. Os acústicos constataram que nenhuma rocha, nem mesmo a mais parecida com um sino, produz uma única altura pura. Cada golpe gera muitas frequências, de proeminência variável, “com pouca ou nenhuma relação entre elas”: não são os harmônicos inteiros certinhos de um instrumento musical afinado. Uma rocha sonora é acusticamente bagunçada; o que a faz soar como um sino é a persistência de alguns tons proeminentes, não a pureza de uma fundamental.
Gibbons e Schlossman, 1970: os núcleos serrados
O experimento mais influente, aquele em que todos os relatos posteriores se apoiam, foi realizado por volta de 1970 por dois geólogos da Universidade Rutgers, John F. Gibbons II e Steven Schlossman, e publicado em dezembro de 1970 na revista do Museu Americano de História Natural, a Natural History, num artigo intitulado, inevitavelmente, “Rock Music” (volume 79, número 10, páginas 36 a 41). Vale ser preciso quanto ao que eles de fato fizeram, porque isso costuma ser resumido de modo vago.
Gibbons e Schlossman levaram para o laboratório blocos vivos (que soam) e mortos (que não soam) do parque do condado de Bucks. Serraram as extremidades e as laterais dos blocos, deixando apenas núcleos centrais, e fixaram extensômetros delicados de folha metálica, instrumentos capazes de medir variações minúsculas de dimensão, para verificar se os núcleos mudavam de tamanho depois de cortada a rocha ao redor. As rochas mortas não fizeram nada; seus núcleos não mostraram nenhuma mudança mensurável depois da serragem. As rochas vivas fizeram algo notável: em poucos dias após o corte, seus núcleos mudaram de dimensão na ordem de um décimo de milésimo de polegada por polegada de comprimento da amostra. Segundo o relato da Acentech, os núcleos vivos “encolheram”, o que a Acentech interpretou como evidência de que a rocha estava sob tração, esticada, de modo que cortá-la e libertá-la a deixou se contrair. Outros relatos do mesmo experimento dizem o contrário: que os núcleos se expandiram depois que a rocha ao redor foi removida. Essa contradição direta, se um núcleo libertado encolhe ou incha, acaba sendo todo o argumento físico, como veremos. E, na etapa mais sugestiva do experimento, os pesquisadores usaram equipamento de laboratório para aplicar tensão a um núcleo antes morto, que não soava, e ele “soou claramente”. O geólogo Ron Sloto, da Universidade West Chester, que estuda as rochas da região há décadas, corrobora a escala de tempo, dizendo à Rock & Gem que as rochas sonoras vivas “se expandiram de forma mensurável, ou relaxaram, em até 24 horas depois de serem cortadas em fatias”. Sloto acrescenta uma observação de campo marcante: ele mora perto de uma pedreira onde, de vez em quando, uma dessas rochas explode ao ser cortada, quando a pressão interna é liberada de repente.
O experimento estabeleceu duas coisas que hoje são tratadas como assentadas. As rochas vivas estão sob tensão elástica interna significativa; as mortas, não. E essa tensão está causalmente ligada ao som, porque aliviá-la (serrando) silencia uma rocha viva e impô-la (no laboratório) pode fazer uma rocha morta cantar. O que o experimento não resolveu, e o que seus intérpretes disputam desde então, é o sentido dessa tensão e sua origem última.
Acentech, 2020: derrubando mitos com um decibelímetro
O trabalho de campo mais recente, a tarde da Acentech em 2020, foi explicitamente informal (os autores o descreveram como “um bom uso do nosso tempo e de equipamentos caros da empresa”, e não como um estudo rigoroso), mas testou três afirmações populares com instrumentos de verdade e produziu resultados limpos. Confirmaram o número de um terço (31%, com mais ou menos 4). Constataram que o tamanho do bloco se correlaciona apenas vagamente com a altura do som: a menor rocha deles era de fato a de som mais agudo, mas a maior produziu um tom proeminente cerca de duas vezes mais agudo que o de uma rocha 2,5 vezes menor, e duas rochas de volume quase idêntico soaram em alturas muito diferentes. O tamanho importa, concluíram, mas a forma, a posição e a tensão interna importam pelo menos tanto.
O terceiro teste desfez uma das lendas locais mais queridas: a de que uma rocha sonora fica muda quando é retirada do campo. A equipe da Acentech tirou do campo de blocos uma rocha sonora, colocou-a sobre um leito de solo comum e bateu nela de novo. Ela continuou soando. O que mudou foi o timbre, não a capacidade de soar: o tom mais proeminente da rocha no campo havia sido um nítido 4.253 hertz, e sobre o solo esse tom proeminente subiu para 5.660 hertz, com alguns tons componentes amplificados e outros reduzidos. A lição é precisa e importante. A disposição e o apoio de um bloco no campo, como ele repousa, no que toca, com que liberdade pode vibrar, moldam o timbre exato que se ouve, mas não conferem nem removem a capacidade de soar. Essa capacidade está dentro da rocha. Uma rocha que soa no campo soa fora dele; só quebrá-la ou deixá-la se desfazer por intemperismo mata o som.
É também aqui que a lenda romântica sobre a retirada das rochas tem seu fundo de verdade. Pessoas que levaram para casa pequenas rochas “sonoras” às vezes relataram que elas ficaram mudas, e céticos como o escritor forteano Ivan T. Sanderson insistiram no contrário, que seus troféus continuaram cantando. Os dois podem estar certos. Uma rocha inteira retirada intacta continua soando; uma rocha quebrada até um tamanho transportável, ou aquela cuja tensão relaxa lentamente ao longo dos anos, não. E o motivo prático de a maioria das rochas “roubadas” hoje ser grande e intacta é sinistramente simples: os campos foram varridos de rochas sonoras pequenas e transportáveis, e as que restam pesam mais de uma tonelada.
O debate em curso: tração ou compressão, intemperismo ou soterramento
Os dados de Gibbons e Schlossman são lidos de duas maneiras contraditórias por fontes secundárias sérias, e a contradição nunca foi resolvida por um novo experimento.
Primeira leitura: o intemperismo cria tração
A primeira leitura, que remonta ao próprio Gibbons e a Schlossman, sustenta que a tensão é trativa e que é criada na superfície pelo intemperismo químico. À medida que a casca externa de um bloco sofre intemperismo, o piroxênio da rocha se converte em montmorilonita, um argilomineral expansivo. Essa pele que incha estica a superfície do bloco e coloca o núcleo denso e inalterado sob tração. O relato da Acentech descreve exatamente assim: forças internas “afastando as moléculas constituintes umas das outras”, de modo que a rocha esticada emite um som mais agudo, como faz uma corda de violão tensionada. O guia de campo do Serviço Geológico da Pensilvânia endossa o mesmo mecanismo em linguagem simples: “À medida que a borda externa de um bloco sofre intemperismo, os minerais piroxênio se expandem em argilas, criando tração na rocha”.
Essa leitura tem por trás uma evidência de campo forte: o microclima. Gibbons e Schlossman notaram que as rochas vivas se concentram no meio aberto e ensolarado do campo, longe do solo e da sombra, enquanto os blocos das margens sombreadas, cobertas de árvores, tendem a ser mortos. A explicação deles era que o microclima seco e assado pelo sol do campo aberto faz o intemperismo andar a passo de tartaruga, deixando a argila da superfície se expandir aos poucos e a tração interna se acumular e persistir, ao passo que nas bordas sombreadas a superfície permanece úmida, o intemperismo avança a toda velocidade, a rocha simplesmente se esfolia e se desfaz, e a tensão necessária nunca se acumula. A equipe da Acentech confirmou o padrão geográfico em 2020, com as rochas da borda, sob a cobertura das árvores, tendendo a ser surdas, e o interpretou como apoio à teoria da tração por intemperismo. Os geomorfólogos Pontolillo e Pontolillo concluíram igualmente que esse cenário de microclima explica por que alguns blocos do campo aberto soam, enquanto nenhum dos sombreados soa.
Segunda leitura: o soterramento criou compressão
A segunda leitura se apoia na observação de campo oposta e tira a conclusão física oposta. Aqui os relatos relevantes, incluindo o de Sloto, dizem que um núcleo vivo se expande quando é serrado e libertado, que ele “se expandiu, ou relaxou, em até 24 horas depois de cortado”. Um núcleo que incha depois que seus vizinhos são cortados estava sendo comprimido, mantido sob compressão, e liberar o confinamento fez com que ele se expandisse para fora. (O atalho “relaxamento”, usado por alguns relatos, borra o sinal, mas o ponto central é se o núcleo libertado encolhe ou incha.) Nessa leitura, o intemperismo superficial de uma pele fina não poderia gerar as tensões internas severas e uniformemente distribuídas que as rochas exibem; uma casca fina em expansão apenas faria a superfície descascar e esfoliar, que é exatamente o que as rochas sonoras não fazem.
A alternativa, muitas vezes chamada de teoria da tensão reliquiar, localiza a tensão não na superfície de hoje, mas no fundo do passado da rocha. A soleira de diabásio cristalizou-se a cerca de 2 a 3 quilômetros abaixo da superfície, sob a imensa carga da coluna de rocha sobrejacente. Esse soterramento impôs à rocha severas tensões de carga, o mesmo tipo de tensão que, em minas profundas, a mais de uma milha de profundidade, causa “estouros de rocha” por descompressão súbita quando a rocha confinante é removida. A teoria sustenta que essas antigas tensões de carga ficaram aprisionadas nos blocos e que a baixa taxa de intemperismo do felsenmeer seco simplesmente impede que elas se dissipem. A tensão residual de carga seria distribuída uniformemente por um bloco, o que se encaixa na observação, e prevê que a tensão só é aliviada, e o som perdido, quando um bloco é quebrado mecanicamente ou sofre intemperismo severo. Nessa visão, a rocha é, mais uma vez, como uma corda tensionada, mas a tensão é um fóssil da origem da rocha na crosta profunda. Convém ser franco: como física, as duas leituras não são igualmente bem-arrumadas, pois uma casca superficial fina que incha para fora tenderia a comprimir o núcleo em vez de esticá-lo, objeção que o campo da compressão mais martela e à qual a leitura da tração nunca respondeu por completo.
Essas duas histórias não podem ser ambas a verdade inteira, e elas nem sequer concordam sobre o que o experimento de 1970 mostrou. Uma diz que os núcleos encolheram, que a tensão é trativa e que foi produzida recentemente na superfície pelo intemperismo formador de argila; a outra diz que os núcleos se expandiram, que a tensão é compressiva e que foi herdada de um soterramento profundo, há centenas de milhões de anos. Elas fazem previsões diferentes: se apenas o intemperismo lento criasse a tensão, apontam os críticos da primeira leitura, os desertos do mundo inteiro deveriam estar cheios de campos de rochas sonoras, e não estão. Ainda assim, a evidência de microclima que liga as rochas sonoras ao centro ensolarado e de intemperismo lento do campo é real e difícil de descartar. O sentido e a origem da tensão aprisionada continuam genuinamente sem resolução, e o campo precisa do estudo moderno que ninguém fez: medição de alta resolução do campo de tensões dentro de blocos vivos e mortos, com instrumentos atuais, por pesquisadores capazes de determinar o sinal da tensão em vez de inferi-lo de um único experimento de 1970 descrito em segunda mão.
O resumo honesto de quem as estuda
Os geólogos que trabalham com essas rochas tendem a chegar a uma resposta deliberadamente desarrumada. Stuart Parker, geólogo do Montana Bureau of Mines and Geology, disse à Rock & Gem em 2023: “Não é tão simples a ponto de haver uma única coisa específica que as faz soar. Há vários fatores diferentes. Ainda há muito a ser descoberto… Ainda é, basicamente, uma questão em aberto.” Joan Gabelman, geóloga e examinadora de minerais certificada do Butte Field Office do Bureau of Land Management, foi ainda mais direta em correspondência com o Daily Montanan: “Ninguém SABE DE VERDADE por que as rochas soam.” A síntese mais defensável é que a alta densidade e a rigidez do material preparam o terreno, a tensão elástica interna aprisionada é necessária para um som sustentado, o microclima particular de um felsenmeer aberto é o que permite que essa tensão persista em um dado bloco, e o tamanho, a forma e o apoio do bloco no campo afinam o timbre exato. A peça que ainda falta é uma explicação rigorosa de onde a tensão se origina e em que sentido ela atua.
Ringing Rocks Park, Pensilvânia
O mais famoso dos locais do leste, o Ringing Rocks County Park, fica numa escarpa acima do rio Delaware, perto de Upper Black Eddy, em Bridgeton Township, no condado de Bucks, não muito rio abaixo de onde Washington fez sua travessia de Natal. O campo de blocos de sete a oito acres, oficialmente chamado Bridgeton Boulder Field, é um dos maiores campos de blocos de diabásio do leste dos Estados Unidos. A terra foi adquirida pela família Penn dos lenapes por meio da Walking Purchase de 1737, e a descrição publicada mais antiga do campo aparece na história do condado de Bucks escrita por William Watts Hart Davis em 1876. Em 1895, o campo foi comprado por Abel B. Haring, presidente de um banco em Frenchtown, Nova Jersey, que queria protegê-lo de empreendimentos imobiliários e, segundo consta, recusou uma oferta de um fabricante de paralelepípedos belgas que queria extrair as pedras. Haring doou o campo de cerca de sete acres à Bucks County Historical Society em 1918; ele passou depois ao condado, e compras adicionais ampliaram o parque para cerca de 129 acres. O parque abriga também as High Falls, a maior cachoeira do condado de Bucks, uma cascata sazonal sobre uma laje plana de hornfels, a rocha metamórfica formada quando a intrusão original de diabásio cozeu e endureceu os sedimentos circundantes, e que hoje forma o piso resistente sob os blocos de diabásio.
Stony Garden, na encosta noroeste da Haycock Mountain, perto de Bucksville, é o maior dos campos públicos, uma série de acúmulos de blocos desconexos, distribuídos ao longo de quase meia milha, onde a unidade de diabásio com olivina aflora na base da montanha. É um local sem infraestrutura, alcançado por uma trilha a partir de um estacionamento da State Game Lands, e foi comprado pelo estado por volta de 1920 como parte da Game Lands Tract 157. É o campo de onde o Dr. Ott carregou seus instrumentos de 200 libras em 1890. O Ringing Hill Park, a três milhas a nordeste de Pottstown, no condado de Montgomery, tem a mais longa história documentada dos três: seu campo de blocos foi notado em 1742, quando se abriu uma estrada entre Pottstown e Pennsburg, e, em 1894, a Ringing Rocks Electric Railway Company comprou a colina, levou até ela uma linha de bonde e manteve ali um parque de diversões até 1932. O local pertence hoje à Ringing Hill Fire Company.
O aspecto árido e sem vida desses campos alimentou uma longa tradição de folclore. As histórias dos povos nativos marcavam os lugares como espiritualmente carregados; os colonos brancos traduziram isso como “amaldiçoados”. Cresceram lendas segundo as quais nenhum animal atravessaria as rochas e nenhuma planta cresceria entre elas, e de que o próprio diabo havia arruinado o solo. O escritor forteano Ivan T. Sanderson, em seu livro de 1967, Things, declarou que “algo estava terrivelmente errado aqui”, rejeitou a geologia bem compreendida da intrusão ígnea e aventou a ideia de que o campo teria sido formado por um impacto cósmico, afirmando falsamente que as bússolas enlouqueciam e que não existia vida sobre os blocos. Sua especulação foi popular e foi repetida por décadas em livros e sites paranormais, o que explica em grande parte por que a expressão “cientistas estão perplexos” continua colada a um fenômeno cuja formação, pelo menos, é bem compreendida. A aridez não é sobrenatural; é a aparência de um felsenmeer, uma superfície bem drenada e pobre em solo demais para que muita coisa lance raízes, aos poucos reconquistada em suas bordas sombreadas pela floresta que avança.
As rochas sonoras de Montana
A outra grande localidade norte-americana de rochas sonoras fica tão distante do condado de Bucks na geologia quanto na distância. O plúton Ringing Rocks está no flanco sudoeste de Dry Mountain, no condado de Jefferson, em Montana, a cerca de 15 milhas a sudeste de Butte, e se chega a ele por uma estrada de cascalho precária cerca de três milhas ao norte da saída de Pipestone da Interstate 90. O Bureau of Land Management criou ali a Ringing Rocks Recreation Area em 1964; hoje é um dos poucos lugares em que o público é abertamente incentivado a ir a terras federais com um martelo. A tradição local credita a um homem de Butte chamado R. T. “Kid” Ogle a descoberta moderna, por volta do início do século XX, depois que sua bota bateu numa pedra que soou; ele conduzia visitas ao que chamava de “Ogle’s Volcano”. Um capítulo mais sombrio veio nos anos 1960, quando um empreiteiro chamado Norman Rogers detinha uma concessão de mineração e extraía a rocha escura para vendê-la como abrasivo industrial, até que o BLM invalidou a concessão ao classificar a pedra como rocha comum e reservou a área.
A rocha de Montana não é diabásio. É um monzonito com olivina e piroxênio, e o contexto geológico é uma chaminé vulcânica, não uma bacia sedimentar. O plúton é um pequeno complexo intrusivo anelar, quase perfeitamente cilíndrico, com cerca de um quilômetro de largura, a chaminé profunda de um vulcão que entrou em erupção no Cretáceo Superior, há cerca de 76 milhões de anos, na periferia sudeste do Batólito Boulder. O próprio batólito, a grande massa de granito que hospeda os famosos depósitos de cobre de Butte, formou-se durante um pulso de intrusão de magma há aproximadamente 73 a 78 milhões de anos; a moderna geocronologia urânio-chumbo em zircão por SHRIMP do USGS data o Granito de Butte dominante em cerca de 76,7 ± 0,5 milhões de anos. O plúton Ringing Rocks é um exemplo clássico de mistura de magmas num conduto, entre um basalto com olivina e um magma granítico, que produziu uma rocha híbrida que cristalizou contra as paredes do conduto.
A petrologia foi esclarecida em duas teses da Universidade de Montana, que são o que há de mais próximo de literatura científica primária sobre o local de Montana: o estudo de 1983 de Barbara A. Butler, “Petrology and geochemistry of the Ringing Rocks pluton, Jefferson County, Montana”, e a dissertação de mestrado de 1999 de Thomas Charles Johannesmeyer, “Magma mixing and mingling in the Late Cretaceous Ringing Rocks pluton Jefferson County Montana and implications for the generation of the Boulder batholith”. Eles constataram que a zona máfica externa do plúton contém duas rochas híbridas quase quimicamente idênticas, distinguidas apenas por terem sobrevivido ou não os cristais precoces de olivina e piroxênio. A rocha que manteve esses cristais, o monzonito com olivina e piroxênio, ou OPM, é extremamente resistente ao intemperismo; sua gêmea alterada se desfaz com facilidade em solo. Onde o OPM resistente formava paredes verticais finas, o intenso ciclo de gelo e degelo do Pleistoceno as estilhaçou “como quebrar vidro temperado”, e os detritos se acumularam num tor, uma pilha de blocos soltos, na extremidade sul do plúton. De Butler e Johannesmeyer vem o número que demole o mito do ferro pelo lado oeste: o teor de ferro do OPM, como óxido ferroso, é de cerca de 7% da rocha total.
O que impressiona é o quanto os dois locais têm em comum apesar de suas origens sem relação. Ambos são formados por rocha ígnea máfica densa e dura, rica em fenocristais de olivina e piroxênio. Ambos produzem blocos protegidos do intemperismo severo em campos bem drenados e estilhaçados por processos periglaciais. Ambos exibem o mesmo estranho intemperismo superficial: canais, sulcos e “marmitas” talhados na rocha. Ambos soam, ambos silenciam quando removidos ou quebrados (as rochas de Montana supostamente deixam de soar quando retiradas da pilha, embora isso possa refletir o mesmo efeito de apoio e timbre que a Acentech mediu na Pensilvânia), e ambos têm um teor de ferro que prova que o ferro é irrelevante. A convergência é, em si, uma pista: seja o que for que faz uma rocha soar, é algo que duas rochas máficas densas muito diferentes conseguem alcançar quando processos periglaciais as estilhaçam em campos de blocos bem drenados e de intemperismo lento.
Rochas sonoras ao redor do mundo
A pedra sonora não é uma curiosidade exclusivamente americana. Os litofones, instrumentos feitos de rocha sonora afinada, remontam a milhares de anos; os seres humanos percutem pedras ressonantes para rituais e música desde antes da história escrita. As Musical Stones of Skiddaw, no Distrito dos Lagos inglês, montadas no século XIX, são um litofone afinado de 61 peças de hornfels, uma rocha metamórfica densa. As Ringing Rocks de Kiandra, em Nova Gales do Sul, e a Bell Rock Range, de gabro-peridotito ultramáfico, na Austrália Ocidental, soam; o mesmo vale para afloramentos de fonolito em vários países (o fonolito tem esse nome, literalmente, por causa do tinido metálico que produz). Há uma afirmação persistente e muito discutida de que algumas das pedras azuis de Stonehenge, trazidas das colinas Preseli, no País de Gales, onde se diz que o dolerito soa, podem ter sido escolhidas em parte por sua qualidade sonora, embora isso continue sendo especulação. A diversidade de tipos de rocha que soam (diabásio, monzonito, hornfels, fonolito, dolerito) reforça o ponto central: soar não é propriedade de um único mineral nem de uma única composição química. É uma propriedade de certas rochas densas, rígidas e de baixo amortecimento em estados particulares, e são as condições que levam uma rocha a esse estado, mais do que o nome da rocha, que decidem se ela canta.
Por que continua sem solução
O fato mais estranho sobre as rochas sonoras não é o som em si, mas que um fenômeno famoso, acessível e que qualquer pessoa pode testar com o próprio martelo tenha passado mais de cinquenta anos sem um estudo científico abrangente. O registro experimental é de fato escasso: Faas e Flocks caracterizando os tons em 1966, Gibbons e Schlossman serrando núcleos em 1970 e uma tarde informal de medições por uma empresa de acústica em 2020. Os campos de blocos da Pensilvânia têm exatamente um artigo de geomorfologia revisado por pares em seu nome, o estudo de 1982 de Psilovikos e Van Houten, e esse artigo trata de como o campo se formou, não de por que as rochas soam. A melhor ciência sobre o local de Montana são duas teses de estudantes sobre sua petrologia. Como disse o relato da Acentech, com evidente frustração: “É uma pena que já se tenham passado mais de 50 anos desde que um estudo científico abrangente desses blocos foi realizado pela última vez”. Os mesmos autores observaram, com acerto, que “não houve nenhum estudo científico de verdade para identificar a origem do fenômeno”, no sentido rigoroso e moderno.
Parte da razão é que a questão cai entre disciplinas. É em parte petrologia, em parte geomorfologia, em parte mecânica das rochas, em parte acústica, e nenhum campo isolado é dono dela. Parte disso é que o fenômeno é, no quadro geral, de poucas consequências práticas; ele não ameaça uma cidade nem libera um recurso. E parte disso, ironicamente, é que as rochas são tão fáceis de apreciar que o fascínio popular ultrapassou a atenção científica: há uma vasta literatura de blogs de viagem e especulação paranormal e quase nenhuma pesquisa instrumentada. As peças de uma resposta de verdade estão à vista. Sabemos que as rochas estão sob tensão; sabemos que a tensão e o som estão ligados; conhecemos o padrão do microclima. O que falta é um estudo que meça diretamente o campo de tensões interno de blocos vivos e mortos, determine de uma vez por todas se essa tensão é de tração ou de compressão e a rastreie até o intemperismo superficial ou até um soterramento reliquiar. Até que alguém faça isso, as rochas sonoras guardarão seu segredo central.
Um aviso antes de você ir bater em uma
Os campos são frágeis e, em alguns casos, legalmente protegidos. Em Montana, o BLM pede aos visitantes que deixem as rochas onde estão; removê-las é ilegal, e uma rocha removida geralmente perde o caráter do seu lugar. Nos campos da Pensilvânia, décadas de coleta já eliminaram as pequenas rochas sonoras transportáveis. Use calçados resistentes (o diabásio molhado é traiçoeiro) e, como os geólogos de Montana gostam de acrescentar, use proteção para os olhos, porque você está prestes a bater com um martelo numa rocha muito dura. Depois, encontre um bloco ensolarado em direção ao meio do campo, longe da sombra, e dê uma batida nele. Se tiver sorte, você ouvirá o que a plateia do Dr. Ott ouviu por cima dos metais em 1890: um tom claro, como de sino, brotando de uma pedra que nem deveria saber fazer música, carregando consigo uma pergunta que a rocha, depois de duzentos milhões de anos e de mais de um século de curiosidade, ainda não respondeu.
Perguntas frequentes
Por que as rochas sonoras soam?
Uma rocha sonora vibra em suas frequências naturais de ressonância quando é golpeada, como um sino, e sustenta a vibração até um tom audível porque é densa, rígida e perde pouca energia por atrito interno. O ingrediente extra decisivo é a tensão elástica interna: experimentos mostram que blocos “vivos” (que soam) estão sob significativa tensão aprisionada, e que liberar essa tensão serrando a rocha a silencia, enquanto aplicar tensão a uma rocha “morta” pode fazê-la soar. A origem precisa e até o sentido (tração versus compressão) dessa tensão ainda são debatidos, e nenhum estudo abrangente revisado por pares resolveu a questão.
É verdade que apenas cerca de um terço das rochas soa?
Sim. Em 2020, acústicos da Acentech bateram em uma amostra aleatória de 534 blocos no Ringing Rocks County Park, na Pensilvânia; 167 atenderam a seus critérios para soar, o que dá um resultado de 31% de rochas sonoras, com margem de 4% para mais ou para menos, com 95% de confiança. Blocos vivos e mortos são idênticos à vista, de modo que a única maneira de distingui-los é bater neles.
O alto teor de ferro faz as rochas soarem?
Não. O diabásio da Pensilvânia contém cerca de 9 a 12% de ferro como óxido férrico, o que é alto para uma rocha ígnea média, mas normal para um basalto, e as rochas sonoras de Montana contêm apenas cerca de 7% de ferro como óxido ferroso e, ainda assim, soam igualmente bem. O ferro não é a causa, nem mesmo do caráter metálico; o som é mais bem atribuído à densidade da rocha combinada com a tensão elástica interna.
As rochas sonoras deixam de soar se forem tiradas do campo?
Uma rocha sonora intacta continua soando quando é retirada; a equipe da Acentech levou uma rocha sonora para o solo comum e ela continuou soando, embora sua altura dominante tenha mudado (de cerca de 4.253 Hz no campo para 5.660 Hz no solo) porque o apoio mudou. O que de fato mata o som é quebrar a rocha, o que libera sua tensão interna, ou o intemperismo de longo prazo. A lenda de que as rochas removidas ficam mudas provavelmente vem de pessoas que quebram blocos em pedaços transportáveis e de esforços para desencorajar o furto.
Como se formaram os campos de blocos de rochas sonoras?
Na Pensilvânia, o magma de diabásio intrudiu a Bacia de Newark há cerca de 200 milhões de anos, e uma densa camada basal de diabásio com olivina se formou em sua base. A erosão expôs depois a rocha e, durante a última era glacial, os afloramentos ficaram logo ao sul do manto de gelo Laurentide, em clima periglacial. Ciclos repetidos de gelo e degelo estilhaçaram a rocha em blocos que rastejaram levemente encosta abaixo, produzindo um “mar de rocha” árido, chamado felsenmeer, quando as geleiras recuaram, há cerca de 12.000 anos. O campo de Montana se formou de outra maneira, a partir de um plúton vulcânico do Cretáceo Superior estilhaçado pelo gelo do Pleistoceno até virar um tor.
Onde posso ouvir rochas sonoras?
Os locais mais acessíveis são o Ringing Rocks County Park, perto de Upper Black Eddy, o Stony Garden, perto de Bucksville, e o Ringing Hill Park, perto de Pottstown, todos no sudeste da Pensilvânia, além da Ringing Rocks Recreation Area do BLM, perto de Pipestone, a sudeste de Butte, em Montana. Leve o seu próprio martelo na Pensilvânia, use calçados resistentes e proteção para os olhos e, em Montana, deixe as rochas no lugar: removê-las é ilegal ali.
