Pistas de reservatórios profundos de magma podem melhorar as previsões de erupções vulcânicas
Crédito:Unsplash/CC0 Domínio Público Novas pesquisas sobre rocha derretida 20 km abaixo da superfície da Terra poderiam ajudar a salvar vidas, melhorando a previsão da atividade vulcânica.
As erupções vulcânicas representam perigos significativos, com impactos devastadores tanto para as pessoas que vivem nas proximidades como para o ambiente. Atualmente, eles são previstos com base na atividade do próprio vulcão e nos poucos quilômetros superiores da crosta abaixo dele, que contém rocha derretida potencialmente pronta para entrar em erupção.
No entanto, uma nova investigação destaca a importância de procurar pistas muito mais profundas na crosta terrestre, onde as rochas são primeiro fundidas em magma antes de subirem para câmaras mais próximas da superfície.
Para compreender o funcionamento interno dos fenómenos mais explosivos do nosso planeta, investigadores do Imperial College London e da Universidade de Bristol investigaram profundamente a frequência, composição e tamanho das erupções vulcânicas em todo o mundo.
Suas descobertas sugerem que o tamanho e a frequência das erupções estão intimamente ligados ao tempo que leva para a rocha derretida extremamente quente, conhecida como magma, se formar nesses reservatórios profundos abaixo da crosta terrestre - em profundidades de até 20 quilômetros - bem como para o tamanho desses reservatórios.
Os pesquisadores acreditam que as descobertas, publicadas na Science Advances, lhes permitirá prever erupções vulcânicas com mais precisão, salvaguardando, em última análise, comunidades de pessoas e ajudando a mitigar os riscos para o meio ambiente.
Estudando vulcões ao redor do mundo
O estudo, liderado por pesquisadores do Departamento de Ciências da Terra e Engenharia do Imperial, revisou dados de 60 das erupções vulcânicas mais explosivas, abrangendo nove países:Estados Unidos, Nova Zelândia, Japão, Rússia, Argentina, Chile, Nicarágua, El Salvador e Indonésia.
A autora do estudo, Dra. Catherine Booth, pesquisadora associada do Departamento de Ciências da Terra e Engenharia do Imperial College London, disse:"Observamos vulcões ao redor do mundo e cavamos mais fundo do que estudos anteriores que se concentraram em câmaras subterrâneas rasas onde o magma é armazenado antes das erupções . Nós nos concentramos em compreender os reservatórios de origem de magma bem abaixo de nossos pés, onde o calor extremo derrete rochas sólidas em magma em profundidades de cerca de 10 a 20 quilômetros."
A equipe combinou dados do mundo real com modelos computacionais avançados. Eles analisaram a composição, estrutura e história das rochas nas profundezas da crosta terrestre, juntamente com informações coletadas de vulcões ativos, para entender como o magma se acumula e se comporta nas profundezas do subsolo, eventualmente subindo através da crosta terrestre até os vulcões.
Usando essas informações, os pesquisadores criaram simulações de computador que imitam os complexos processos de fluxo e armazenamento de magma nas profundezas da Terra. Através destas simulações, a equipe obteve novos insights sobre quais fatores impulsionam as erupções vulcânicas.
Identificando os principais controles das erupções
"Ao contrário das crenças anteriores, o nosso estudo sugere que a flutuabilidade do magma, e não a proporção de rocha sólida e derretida, é o que impulsiona as erupções", disse o Dr. Booth.
"A flutuabilidade do magma é controlada pela sua temperatura e composição química em comparação com a rocha circundante - à medida que o magma acumula, a sua composição muda para torná-lo menos denso, tornando-o mais 'flutuante' e permitindo-lhe subir.
"Uma vez que o magma se torna flutuante o suficiente para flutuar, ele sobe e cria fraturas na rocha sólida sobrejacente - e então flui através dessas fraturas muito rapidamente, causando uma erupção."
Além de identificarem a flutuabilidade do magma como um fator importante que impulsiona as erupções, os pesquisadores também analisaram como o magma se comporta quando atinge câmaras subterrâneas mais rasas, pouco antes de entrar em erupção. Eles descobriram que o tempo que o magma ficou armazenado nessas câmaras mais rasas também pode ter um efeito nas erupções vulcânicas – com períodos mais longos de armazenamento levando a erupções menores.
Embora se possa esperar que reservatórios maiores alimentem erupções maiores e mais explosivas, as descobertas também revelaram que reservatórios muito grandes dispersam calor, o que retarda o processo de fusão de rochas sólidas em magma. Isto levou os investigadores a concluir que o tamanho dos reservatórios é outro factor-chave para prever com precisão o tamanho das erupções – e que existe um tamanho ideal para as erupções mais explosivas.
As descobertas também destacam que as erupções raramente são isoladas e, em vez disso, fazem parte de um ciclo repetitivo. Além disso, o magma libertado pelos vulcões que estudaram era rico em sílica, um composto natural conhecido por desempenhar um papel na determinação da viscosidade e explosividade do magma – com o magma rico em sílica tendendo a ser mais viscoso e resultando em erupções mais explosivas.
Próximas etapas
O co-autor Professor Matt Jackson, Presidente em Dinâmica Geológica de Fluidos no Departamento de Ciências da Terra e Engenharia do Imperial College London, disse:"Ao melhorar nossa compreensão dos processos por trás da atividade vulcânica e fornecer modelos que esclarecem os fatores que controlam as erupções, nosso estudo é um passo crucial para um melhor monitoramento e previsão desses poderosos eventos geológicos.
"Nosso estudo teve algumas limitações:nosso modelo focou em como o magma flui para cima, e os reservatórios de origem em nosso modelo continham apenas rocha derretida e cristais. No entanto, há evidências de que outros fluidos, como água e dióxido de carbono, também são encontrados nessas fontes. reservatórios, e que o magma pode girar e fluir lateralmente."
Os próximos passos dos pesquisadores serão refinar seus modelos, incorporando fluxo tridimensional e contabilizando diferentes composições de fluidos. Desta forma, esperam continuar a decifrar os processos da Terra responsáveis pelas erupções vulcânicas – ajudando-nos a preparar-nos melhor para desastres naturais no futuro.
