Destaques
- Os cientistas reconstruíram os caminhos subterrâneos do magma por trás de duas erupções explosivas históricas do Monte Etna.
- O estudo sugere que o dióxido de carbono e a água ajudaram a impulsionar as erupções de diferentes maneiras.
- Numa erupção, o magma rico em água subiu e estagnou em profundidades rasas antes de entrar em erupção; em outro, o magma rico em dióxido de carbono subiu rapidamente de um subsolo muito mais profundo.
- As descobertas podem ajudar a melhorar os modelos físicos que os cientistas usam para compreender os perigos vulcânicos.
Adaptado de um Comunicado de imprensa da Universidade Cornell escrito por David Nutt.
Os sistemas de encanamento dos vulcões são vastos e complexos. Mas não são consistentes, mesmo dentro do mesmo vulcão.
Um estudo recente descobriu mecanismos muito diferentes por trás de duas erupções históricas do Monte Etna, na Itália, um dos vulcões ativos mais altos da Europa. A compreensão dessas dinâmicas pode ajudar os geólogos a avaliar o risco de futuras erupções.
As descobertas foram publicadas em Geoquímica, Geofísica, Geossistemas. A pesquisa foi liderada pela Universidade Cornell, com contribuições do Observatório Terrestre Lamont-Doherty, que faz parte da Columbia Climate School. O geoquímico de Lamont, Terry Plank, co-autor do estudo, ajudou a coletar amostras de campo do Monte Etna que a equipe usou para reconstruir o encanamento subterrâneo do vulcão.
A explosividade é determinada por uma série de fatores, desde a viscosidade do magma até os gases voláteis que se separam do magma à medida que ele sobe.
“Imagine uma garrafa de refrigerante. Se você abrir a garrafa sem agitá-la, você pode bebê-la, mas se você sacudir, todas as bolhas se separam muito rápido e você tem uma explosão”, disse o professor Esteban Gazel, da Cornell, um dos co-autores do artigo. “Os vulcões funcionam de maneira semelhante e meu laboratório está tentando quantificar esses processos.”
Os gases vulcânicos mais importantes são a água e o dióxido de carbono. Durante muito tempo, a comunidade geológica pensou que a água era o principal motor volátil das erupções vulcânicas, mas em 2023 o grupo de investigação de Gazel mostrou que o dióxido de carbono também pode desencadear erupções explosivas. Os pesquisadores fizeram essa descoberta usando a espectroscopia Raman, uma técnica que pode analisar pequenas bolhas presas dentro de cristais formados no magma. Estas bolhas, conhecidas como inclusões, podem preservar informações sobre a profundidade do armazenamento do magma e a pressão que sofreu antes de uma erupção.
“Essa técnica nos dá a densidade do CO2 e, usando uma equação de estado, podemos transformar essa densidade em pressão, e a pressão pode ser transformada em profundidade”, disse o primeiro autor Maxim Gavrilenko, de Cornell. “Depois aplicamos essas técnicas a essas erupções explosivas e somos capazes de reconstruir o sistema de encanamento com uma precisão sem precedentes.”
“O Etna é hoje um destino turístico para escaladores e esquiadores, mas teve erupções muito explosivas no passado.”
Terry Plank, Observatório Terrestre Lamont-Doherty
Na esperança de estudar um sistema simplificado onde os voláteis desempenham um papel central, os investigadores selecionaram o Monte Etna, que, no que diz respeito aos vulcões, é um gigante relativamente suave. No entanto, teve várias erupções violentas no passado remoto. Uma das maiores já registradas ocorreu em 122 aC. Foi ao mesmo tempo “máfica” – com magma de baixa viscosidade rico em magnésio e ferro – e Pliniana, que é o tipo de erupção mais explosiva (nomeada em homenagem a Plínio, o Velho, que descreveu pela primeira vez a violenta erupção do Monte Vesúvio em 79 dC).
“O Etna é hoje um destino turístico para escaladores e esquiadores, mas teve erupções muito explosivas no passado”, disse Plank. “Os livros dizem que estes magmas quentes e máficos que irrompem do Etna não podem ser explosivos. O nosso trabalho mostra o poder do CO2.”
Em 2018, Plank viajou para o Monte Etna com os co-autores Bruce Houghton, da Universidade do Havaí em Manoa, e Anna Barth, da UC Berkeley, então estudante de graduação de Plank em Lamont, para coletar tefra, os fragmentos rochosos ejetados durante erupções anteriores. Depois de sequenciar e medir os cristais de magma desses fragmentos, os investigadores determinaram que na erupção de 122 a.C., o magma de uma profundidade de cerca de 22 km dirigiu-se lentamente para a superfície e parou durante várias semanas a um nível raso de 2 a 5 km, onde libertou gradualmente gás antes de finalmente entrar em erupção.
A equipe então comparou esses resultados com dados de amostras de uma erupção anterior, conhecida como evento Fall Stratified, há quase 4.000 anos. Nesse caso, o magma subiu rapidamente de um nível mais profundo do manto, cerca de 24 a 30 km, e entrou em erupção numa questão de horas, impulsionado por uma concentração muito maior de dióxido de carbono.
A equipe de Gazel está agora aplicando o método em vulcões no Chile, no Havaí e em muitos outros locais. O objetivo mais amplo é reunir o tipo de dados necessários para construir modelos físicos de erupções, que constituem a base para a avaliação do risco vulcânico.
Coautores adicionais: pesquisadores de pós-doutorado da Cornell Kyle Dayton e Ellyn Huggins.
A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation.
