Elementos voláteis no magma, principalmente água, conduzir erupções vulcânicas explosivas. A parte complicada é determinar quanto conteúdo volátil estava presente antes da erupção. Isso é especialmente difícil quando a única evidência de que os cientistas têm de continuar é o produto final, depois que todos os voláteis foram perdidos.

Uma nova pesquisa da Washington University em St. Louis fornece evidências convincentes de que os magmas podem ser mais úmidos do que se pensava. O trabalho, liderado por geoquímicos experimentais, incluindo Michael J. Krawczynski, professor assistente de ciências terrestres e planetárias em artes e ciências, é publicado na edição de 2 de julho da revista Mineralogista americano .

O método mais comum para determinar o conteúdo de voláteis requer o estudo das inclusões de fusão, pequenos pedaços de magma presos em cristais irromperam na lava. Os cientistas estudam essas inclusões vítreas para determinar a quantidade de hidrogênio presente, que, através do cálculo retroativo, pode indicar quanta água foi dissolvida no magma da crosta terrestre antes da erupção do vulcão. Este método é geralmente aceito como um limite inferior preciso do conteúdo de voláteis, contabilizando parte da água que pode ter sido perdida durante a própria explosão.

Krawczynski e Maxim Gavrilenko, um ex-bolsista de pós-doutorado no laboratório de Krawczynski que agora está na Universidade de Nevada, Reno, em vez disso, queria olhar para o limite superior - algo que não havia sido investigado experimentalmente.

"O que as pessoas nunca viram antes e o que estamos tentando medir agora é, quão grande é este balde? ", disse Krawczynski." Pode imaginar se chovesse muito, e seu pluviômetro estava cheio, então você não sabe realmente quanto choveu. Poderia ter chovido mais! Simplesmente não podemos dizer. "

O mesmo é verdade para inclusões de fusão. Se uma inclusão de derretimento não pode reter toda a água, então os cientistas não têm a leitura correta do limite superior do conteúdo de água no magma. O balde é muito pequeno.

Criação de magma no laboratório

Gavrilenko e Krawczynski criaram inclusões sintéticas de derretimento no laboratório para descobrir quanta água um fundido poderia conter. Para fazer isso, os pesquisadores reproduziram as condições de temperatura e pressão que existem 40 quilômetros abaixo da superfície da Terra. Próximo, eles derreteram e temperaram (resfriaram rapidamente) a amostra, em seguida, determinou se o experimento havia criado um vidro. Eles continuaram o processo, adicionar mais e mais água à amostra até que ela não pudesse mais ser resfriada para formar um vidro.

"Descobrimos que se você tem muita água, então, eventualmente, você não tem um copo, "Gavrilenko disse. Essas inclusões derretidas desvitrificadas (não vítreas) existem na natureza, mas preferencialmente não são estudados para voláteis - o que levou a um viés de amostra neste campo de pesquisa.

Esse viés é especialmente problemático para cientistas que estão tentando entender quanta água é reciclada de volta para a superfície nas zonas de subducção, que são mais ricos em água em comparação com outras configurações tectônicas. "Se os magmas profundos nessas zonas tiverem mais de 9 por cento em peso de água, então eles não serão medidos corretamente pelo método padrão-ouro atual, ", Disse Gavrilenko." É necessário encontrar um novo método de medição. Precisamos de um novo, balde maior. "

Implicações do ciclo global da água

Esses resultados estão de acordo com o trabalho recente de Douglas A. Wiens, o distinto professor Robert S. Brookings em ciências da terra e planetárias. Em artigo publicado na revista Natureza último outono, Wiens concluiu que até quatro vezes mais água pode se subdividir no manto da Terra do que os cientistas pensavam. O trabalho de Gavrilenko e Krawczynski mostra como o ciclo da água dentro e fora da crosta pode ser reequilibrado na esteira dessas descobertas.

"Se mais está descendo (no manto), mais precisa vir de volta para a crosta terrestre, "Krawczynski disse." É para isso que estamos olhando aqui. Entendemos que é um ciclo que precisa ser equilibrado, mas não temos uma boa compreensão dos tamanhos dos diferentes reservatórios. "