Por décadas, geólogos interpretaram os sinais deixados por minerais em rochas vulcânicas como registros essencialmente químicos e térmicos do interior da Terra. Agora, um estudo publicado na nesta quinta-feira (9), revista Nature Communications, propõe uma mudança de paradigma: cristais também guardam a memória mecânica do magma em movimento — um avanço que pode refinar modelos de erupção e avaliação de riscos.

A pesquisa, liderada por Paul A. Wallace, da Ludwig-Maximilians-Universität München, em parceria com cientistas de instituições como a University of Liverpool, University of Alaska Fairbanks e o Montserrat Volcano Observatory, demonstra que estruturas microscópicas conhecidas como “bordas de reação” em anfibólios registram não apenas pressão, temperatura e composição química, mas também deformações sofridas durante a ascensão do magma .

“Tradicionalmente, tratamos esses minerais como indicadores termodinâmicos. Mas mostramos que eles também são sensíveis ao esforço mecânico — ao fluxo e à deformação do magma”, afirma Wallace, autor correspondente do estudo.

O foco da pesquisa está no anfibólio, um mineral comum em sistemas magmáticos ricos em sílica. Quando submetido a mudanças nas condições do magma, ele se transforma, formando uma “borda de reação” composta por minerais como piroxênios e plagioclásio. Essas bordas sempre foram interpretadas como respostas químicas a mudanças no ambiente magmático.

O novo estudo, no entanto, mostra que essa visão é incompleta.

Utilizando uma técnica avançada chamada difração de elétrons retroespalhados (EBSD), os pesquisadores analisaram tanto amostras naturais quanto experimentais. Eles identificaram padrões de orientação cristalina que indicam que os minerais não apenas se formam em resposta a mudanças químicas, mas também se reorganizam devido à deformação causada pelo fluxo do magma .

“Essas bordas funcionam como gravadores microscópicos”, explica Janine Birnbaum, coautora do estudo. “Elas registram não só onde e quando o mineral se formou, mas também como ele foi deformado durante o transporte.”

O resultado é um novo modelo interpretativo que incorpora quatro variáveis fundamentais: pressão, temperatura, composição e deformação — descritas como P–T–X–E pelos autores.

A equipe analisou amostras de diferentes sistemas vulcânicos ao redor do mundo, incluindo o Soufrière Hills (Montserrat), Unzen (Japão), Bezymianny (Rússia) e El Misti (Peru). Cada um revelou padrões distintos de deformação registrados nos cristais.

Nos vulcões onde o magma sofreu menor deformação durante a ascensão, como em alguns casos do Unzen, os cristais mantêm alinhamentos estruturais quase perfeitos. Já em sistemas mais dinâmicos, como Bezymianny, os minerais exibem orientações caóticas, indicando forte influência de cisalhamento — um tipo de deformação gerado pelo fluxo do magma .

“Essas diferenças nos dizem muito sobre o estilo de ascensão do magma”, afirma Sarah H. De Angelis, pesquisadora envolvida nos experimentos laboratoriais. “Conseguimos distinguir, por exemplo, se o magma subiu lentamente ou de forma mais turbulenta.”

Para validar os dados naturais, os cientistas combinaram experimentos controlados com simulações numéricas. Em laboratório, aqueceram amostras contendo anfibólio e observaram a formação das bordas ao longo de períodos de até 48 horas.

Mesmo em condições aparentemente estáticas, os cristais apresentaram reorientações progressivas — resultado de pequenas correntes geradas pela diferença de densidade entre o mineral e o magma. Em cenários com maior deformação simulada, como cisalhamento simples, os padrões observados reproduziram fielmente aqueles encontrados em vulcões ativos .

Segundo Elisabetta Mariani, da University of Liverpool, esses resultados mostram que “mesmo pequenas forças podem deixar marcas detectáveis na estrutura cristalina”.

A principal implicação do estudo está na possibilidade de aprimorar modelos de previsão de erupções vulcânicas. Até agora, muitos desses modelos se baseavam principalmente em parâmetros químicos e térmicos. A inclusão da variável mecânica pode oferecer uma leitura mais completa do comportamento do magma.

Além disso, a descoberta ajuda a resolver inconsistências em interpretações anteriores. Em muitos casos, texturas minerais que não se encaixavam em modelos químicos tradicionais agora podem ser explicadas pela ação da deformação.

Historicamente, a petrologia — o estudo das rochas — foi dominada por abordagens químicas e térmicas. A incorporação de processos mecânicos marca uma evolução importante na área.

“Estamos essencialmente adicionando uma nova dimensão à leitura das rochas”, resume Wallace. “Isso nos permite reconstruir com mais precisão o caminho do magma desde as profundezas até a superfície.”

O estudo também abre caminho para novas investigações, incluindo o uso dessas técnicas em outros minerais e ambientes geológicos.

Para comunidades que vivem próximas a vulcões ativos, o avanço pode ter implicações diretas. Modelos mais precisos significam melhores sistemas de alerta e, potencialmente, mais tempo para evacuação em situações de risco.

“Esses cristais são pequenos, mas contam histórias enormes sobre o funcionamento do planeta. Estamos apenas começando a decifrá-las,” conclui Birnbaum