Quando o vulcão Kilauea entrou em erupção em 2018, ele injetou milhões de pés cúbicos de lava derretida nas águas pobres em nutrientes da Grande Ilha do Havaí. A água do mar impactada pela lava continha altas concentrações de nutrientes que estimularam o crescimento do fitoplâncton, resultando em uma extensa nuvem de micróbios detectável por satélite.

Um estudo liderado por pesquisadores da University of Hawai'i (UH) em Mānoa e da University of Southern California (USC) e publicado hoje na revista Ciência revelou que esta resposta biológica dependia de concentrações inesperadamente altas de nitrato, apesar da quantidade insignificante de nitrogênio na lava basáltica. A equipe de pesquisa determinou que o nitrato foi trazido para a superfície do oceano quando o calor da entrada substancial de lava no oceano aqueceu as águas profundas ricas em nutrientes e as fez subir, fornecendo nutrientes à camada iluminada pelo sol.

Depois de observar o florescimento do fitoplâncton em imagens de satélite, o UH Mānoa Centre for Microbial Oceanography:Research and Education (C-MORE) organizou uma expedição oceanográfica de resposta rápida no navio de pesquisa UH Ka'imikai-O-Kanaloa de 13 a 17 de julho, 2018 - no auge da atividade de Kilauea. A equipe conduziu operações 24 horas por dia nas proximidades da região de entrada da lava para testar a química da água e a resposta biológica ao evento dramático.

Os co-autores principais Sam Wilson em C-MORE e Nick Hawco, um pesquisador da USC que ingressará no Departamento de Oceanografia do UH Mānoa em janeiro de 2020, testou a hipótese de que lava e poeira vulcânica estimulariam microorganismos que são limitados por fosfato ou ferro, que são produtos químicos encontrados na lava.

Como se viu, já que havia muita lava na água, o ferro dissolvido e o fosfato combinados em partículas, tornando esses nutrientes indisponíveis para os micróbios. Avançar, profundo, a água do mar aquecida tornou-se flutuante e gerou nitrato, o que causou o florescimento de outras classes de fitoplâncton.

É possível que este mecanismo tenha levado a eventos de fertilização oceânica semelhantes no passado, associados à formação das Ilhas Havaianas e outras erupções vulcânicas significativas, os autores sugerem. Dependendo de sua localização, erupção sustentada nesta escala também poderia facilitar um grande fluxo de nitrato do oceano profundo e perturbar a circulação oceânica em maior escala, biologia e química.

"A expedição em julho de 2018 proporcionou uma oportunidade única de ver em primeira mão como uma grande quantidade de nutrientes externos altera os ecossistemas marinhos que estão perfeitamente sintonizados com as condições de baixo teor de nutrientes, "disse Wilson." As respostas do ecossistema a uma adição tão substancial de nutrientes raramente são observadas ou amostradas em tempo real. UH tem uma forte tradição não apenas de pesquisa vulcânica, mas também observando seus impactos no ambiente circundante, como o oceano, lençóis freáticos, atmosfera. Esta última pesquisa melhora nossa compreensão das interações lava-água do mar dentro de um contexto muito mais amplo de conexões terra-oceano. "

"A ciência é um esporte de equipe, "disse Dave Karl, autor sênior e codiretor da Colaboração UH Mānoa Simons em Processos e Ecologia do Oceano (SCOPE). "O SCOPE enfatiza a colaboração, onde cientistas com habilidades complementares se juntaram para completar este único, projeto interdisciplinar. "

No futuro, a equipe espera colher amostras das lagoas recém-formadas no fundo da cratera Halema'uma'u e investigar mais detalhadamente as interações lava-água do mar em laboratório.