.
Os geocientistas há muito pensam que a água – junto com o magma raso armazenado na crosta terrestre – leva os vulcões a entrar em erupção. Agora, graças às ferramentas de pesquisa recém-desenvolvidas em Cornell, os cientistas aprenderam que o dióxido de carbono gasoso pode desencadear erupções explosivas.
Um novo modelo sugere que os vulcões basálticos, normalmente localizados no interior das placas tectônicas, são alimentados por um magma profundo dentro do manto, armazenado cerca de 20 a 30 quilômetros abaixo da superfície da Terra.
A pesquisa, que oferece uma imagem mais clara da dinâmica e composição internas profundas do nosso planeta, com implicações para melhorar o planejamento de riscos vulcânicos, será publicada em 7 de agosto de 2023 às 15:00 ET no Anais da Academia Nacional de Ciências.
“Costumávamos pensar que toda a ação acontecia na crosta”, disse o autor sênior Esteban Gazel, professor de engenharia Charles N. Mellowes no Departamento de Ciências da Terra e Atmosféricas, na Cornell Engineering. “Nossos dados indicam que o magma vem diretamente do manto – passando rapidamente pela crosta – impulsionado pela exsolução (a fase do processo de separação do gás do líquido) do dióxido de carbono.
“Isso muda completamente o paradigma de como essas erupções acontecem”, disse Gazel. “Todos os modelos vulcânicos foram dominados pela água como o principal causador da erupção, mas a água tem pouco a ver com esses vulcões. É o dióxido de carbono que traz esse magma das profundezas da Terra.”
Cerca de quatro anos atrás, Gazel e Charlotte DeVitre, Ph.D. ’22, agora um pesquisador de pós-doutorado na Universidade da Califórnia, Berkeley, desenvolveu um densímetro de dióxido de carbono de alta precisão (que mede a densidade em um pequeno recipiente) para espectroscopia Raman (um dispositivo que examina fótons dispersos através de um microscópio).
As amostras naturais – bolhas ricas em dióxido de carbono de tamanho microscópico presas em cristais que emanam da erupção vulcânica – são então medidas via Raman e quantificadas aplicando o densímetro recém-desenvolvido. Essencialmente, os cientistas estão examinando uma cápsula do tempo microscópica para fornecer uma história do magma. Essa nova técnica é crítica para estimativas precisas quase em tempo real do armazenamento de magma, testadas durante a erupção de 2021 em Las Palmas, nas Ilhas Canárias, pelo grupo de Gazel.
Além disso, os cientistas desenvolveram métodos para avaliar o efeito do aquecimento a laser em inclusões ricas em dióxido de carbono (encontradas nos cristais) e para avaliar com precisão a inclusão de fusão e os volumes das bolhas. Eles também desenvolveram um método experimental de reaquecimento para aumentar a precisão e contabilizar adequadamente o dióxido de carbono preso como cristais de carbonato dentro das bolhas.
“O método de desenvolvimento e o design do instrumento foram desafiadores, especialmente durante o auge da pandemia”, disse Gazel.
Usando essas novas ferramentas, os cientistas examinaram depósitos vulcânicos do vulcão Fogo em Cabo Verde, a oeste do Senegal, no Oceano Atlântico. Eles encontraram uma alta concentração de voláteis nas inclusões de fusão de tamanho micro envoltas nos cristais de silicato de ferro e magnésio. A maior quantidade de dióxido de carbono contida nos cristais sugere que o magma foi armazenado dezenas de quilômetros abaixo da superfície – dentro do manto da Terra.
O grupo também descobriu que esse processo está ligado à fonte do manto profundo que abastece esses vulcões.
Isso implica que erupções como as erupções vulcânicas do Fogo começam e são alimentadas pelo manto, contornando efetivamente o armazenamento na crosta terrestre e impulsionadas pelo dióxido de carbono profundo, de acordo com o artigo.
“Esses magmas têm viscosidades extremamente baixas e vêm diretamente do manto”, disse DeVitre. “Então, aqui, a viscosidade e a água não podem desempenhar os papéis comuns que desempenham em sistemas vulcânicos mais rasos e/ou mais silícicos (ricos em sílica). Em vez disso, no vulcão do Fogo, o magma deve ser impulsionado rapidamente pelo dióxido de carbono e isso provavelmente desempenha papel significativo em seu comportamento explosivo. Este é um passo importante em nossa compreensão dos controles da explosividade basáltica.”
Compreender o armazenamento de magma ajuda a preparar melhor a sociedade para futuras erupções, disse Gazel, que também é professor do Cornell Atkinson Center for Sustainability.
“Como o armazenamento de magma profundo não será detectado pela deformação do solo até que o derretimento esteja próximo da superfície”, disse ele, “isso tem repercussões importantes em nossa compreensão dos perigos vulcânicos. Precisamos entender as causas dessas erupções. A única maneira de ver esses processos agora é observando terremotos, mas terremotos não dizem exatamente o que está acontecendo.”
Disse Gazel: “Com medições precisas que nos dizem onde as erupções começam, onde os magmas derretem e onde são armazenados – e o que desencadeia a erupção – podemos desenvolver um plano muito melhor para futuras erupções”.
Além de Gazel e DeVitre, os outros autores de “Oceanic Intraplate Explosive Eruptions Fed Directly from the Mantle” são Ricardo S. Ramalho, Cardiff University, País de Gales, Reino Unido; Swetha Venugopal, Instituto Lunar e Planetário, Associação Universitária de Pesquisa Espacial, Houston; Matthew Steele-MacInnis, Universidade de Alberta, Edmonton, Alberta; Junlin Hua, Universidade do Texas, Austin; Chelsea M. Allison, Baylor University, Waco, Texas; Lowell R. Moore, Virginia Tech, Blacksburg, Virgínia; Juan Carlos Carracedo, Universidade de Las Palmas de Gran Canaria, Espanha; e Brian Monteleone, Woods Hole Oceanographic Institution, Massachusetts.
.
