Tecnologia Científica

Pesquisadores de Stanford usam cristais Kilauea para entender o comportamento oculto do vulca£o
Os pesquisadores de Stanford usaram cristais de tamanho milimanãtrico da erupção do VulcãoKilauea do Havaa­ em 1959 para testar modelos que oferecem informaa§aµes sobre as condia§aµes de fluxo antes e durante uma erupção.
Por Danielle Torrent Tucker - 05/12/2020

Os cientistas que se esforçam para entender como e quando os vulcaµes podem entrar em erupção enfrentam um desafio: muitos dos processos ocorrem nas profundezas do subsolo em tubos de lava agitados com a perigosa Terra derretida. Apa³s a erupção, quaisquer marcadores subterra¢neos que poderiam oferecer pistas que levaram a uma explosão são frequentemente destrua­dos.


Uma fonte de lava durante a erupção do Kilauea Iki em 1959.
(Crédito da imagem: USGS)

Mas, aproveitando as observações de minaºsculos cristais de olivina mineral formados durante uma violenta erupção ocorrida no Havaa­, hámais de meio século, os pesquisadores da Universidade de Stanford descobriram uma maneira de testar modelos de computador de fluxo de magma, que dizem poder revelar novos insights sobre erupções anteriores e possivelmente ajudar a prever as futuras.

“Podemos realmente inferir atributos quantitativos do fluxo antes da erupção a partir desses dados de cristal e aprender sobre os processos que levaram a  erupção sem perfurar o vulca£o”, disse Jenny Suckale , professora assistente de geofa­sica na Escola de Energia da Terra de Stanford E Ciências Ambientais (Stanford Earth). “Isso para mim éo Santo Graal da vulcanologia.”

Os cristais de tamanho milimanãtrico foram descobertos enterrados na lava após a erupção do VulcãoKilauea em 1959, no Havaa­. Uma análise dos cristais revelou que eles eram orientados em um padrãoestranho, mas surpreendentemente consistente, que os pesquisadores de Stanford hipotetizaram ser formado por uma onda dentro do magma subsuperficial que afetou a direção dos cristais no fluxo. Eles simularam esse processo fa­sico pela primeira vez em um estudo publicado na Science Advances 4 de dezembro.

“Eu sempre suspeitei que esses cristais são muito mais interessantes e importantes do que imaginamos”, disse Suckale, que éo autor saªnior do estudo.

Trabalho de detetive

Foi um encontro casual que levou Suckale a agir de acordo com suas suspeitas. Ela teve um insight enquanto ouvia a apresentação de um aluno de pós-graduação de Stanford sobre micropla¡sticos no oceano, onde as ondas podem fazer com quepartículas não esfanãricas assumam um padrãoconsistente de desorientação. Suckale recrutou a palestrante, a então estudante de doutorado Michelle DiBenedetto, para ver se a teoria poderia ser aplicada a s orientações de cristal a­mpar de Kilauea.

“Este éo resultado do trabalho de detetive de apreciar os detalhes como a prova mais importante”, disse Suckale.

Junto com Zhipeng Qin , um cientista pesquisador em geofa­sica, a equipe analisou os cristais da esca³ria, uma rocha escura e porosa que se forma com o resfriamento de magma contendo gases dissolvidos. Quando um Vulcãoentra em erupção, o magma la­quido - conhecido como lava assim que atinge asuperfÍcie - échocado pela temperatura atmosfanãrica mais fria, prendendo rapidamente os cristais e bolhas de olivina que ocorrem naturalmente. O processo acontece tão rapidamente que os cristais não podem crescer, capturando efetivamente o que aconteceu durante a erupção.

A nova simulação ébaseada nas orientações dos cristais de Kilauea Iki, uma cratera próxima ao cume principal do VulcãoKilauea. Ele fornece uma linha de base para a compreensão do fluxo do conduto de Kilauea, a passagem tubular atravanãs da qual o magma quente sob o solo sobe para asuperfÍcie da Terra. Como a esca³ria pode ser soprada a centenas de metros do vulca£o, essas amostras são relativamente fa¡ceis de coletar. “a‰ empolgante que possamos usar esses processos de escala realmente pequena para entender este enorme sistema, disse DiBenedetto, o principal autor do estudo, agora um pa³s-doutorado na Woods Hole Oceanographic Institution.

Pegando uma onda

Para permanecer la­quido, o material dentro de um Vulcãoprecisa estar em constante movimento. A análise da equipe indica que o alinhamento estranho dos cristais foi causado pelo magma se movendo em duas direções ao mesmo tempo, com um fluxo diretamente sobre o outro, em vez de fluir atravanãs do conduto em um fluxo constante. Os pesquisadores já haviam especulado que isso poderia acontecer, mas a falta de acesso direto ao condua­te derretido barrou evidaªncias conclusivas, de acordo com Suckale.

“Esses dados são importantes para o avanço de nossas pesquisas futuras sobre esses perigos porque, se eu puder medir a onda, posso restringir o fluxo de magma - e esses cristais me permitem chegar a essa onda”, disse Suckale.

Monitorar o Kilauea de uma perspectiva de perigo éum desafio constante por causa das erupções imprevisa­veis do Vulcãoativo. Em vez de vazar lava continuamente, háexplosaµes peria³dicas que resultam em fluxos de lava que colocam em risco os residentes do lado sudeste da Grande Ilha do Havaa­.

O rastreamento da desorientação do cristal ao longo dos diferentes esta¡gios das futuras erupções do Kilauea poderia permitir aos cientistas deduzir as condições do fluxo do conduto ao longo do tempo, dizem os pesquisadores.

“Ninguanãm sabe quando o pra³ximo episãodio vai comea§ar ou quanto ruim vai ser - e tudo depende dos detalhes da dina¢mica do condua­te”, disse Suckale.

 

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