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Pesquisadores de Stanford usam cristais Kilauea para entender o comportamento oculto do vulcão
Os pesquisadores de Stanford usaram cristais de tamanho milimétrico da erupção do vulcão Kilauea do Havaí em 1959 para testar modelos que oferecem informações sobre as condições 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 vulcões 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. Após a erupção, quaisquer marcadores subterrâneos que poderiam oferecer pistas que levaram a uma explosão são frequentemente destruídos.


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

Mas, aproveitando as observações de minúsculos cristais de olivina mineral formados durante uma violenta erupção ocorrida no Havaí, há mais 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 à erupção sem perfurar o vulcão”, disse Jenny Suckale , professora assistente de geofísica na Escola de Energia da Terra de Stanford E Ciências Ambientais (Stanford Earth). “Isso para mim é o Santo Graal da vulcanologia.”

Os cristais de tamanho milimétrico foram descobertos enterrados na lava após a erupção do vulcão Kilauea em 1959, no Havaí. Uma análise dos cristais revelou que eles eram orientados em um padrão estranho, 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 físico 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 é o autor sênior 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 microplásticos no oceano, onde as ondas podem fazer com que partículas não esféricas assumam um padrão consistente de desorientação. Suckale recrutou a palestrante, a então estudante de doutorado Michelle DiBenedetto, para ver se a teoria poderia ser aplicada às orientações de cristal ímpar de Kilauea.

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

Junto com Zhipeng Qin , um cientista pesquisador em geofísica, a equipe analisou os cristais da escória, uma rocha escura e porosa que se forma com o resfriamento de magma contendo gases dissolvidos. Quando um vulcão entra em erupção, o magma líquido - conhecido como lava assim que atinge a superfície - é chocado pela temperatura atmosférica 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 é baseada nas orientações dos cristais de Kilauea Iki, uma cratera próxima ao cume principal do vulcão Kilauea. Ele fornece uma linha de base para a compreensão do fluxo do conduto de Kilauea, a passagem tubular através da qual o magma quente sob o solo sobe para a superfície da Terra. Como a escória pode ser soprada a centenas de metros do vulcão, essas amostras são relativamente fáceis de coletar. “É empolgante que possamos usar esses processos de escala realmente pequena para entender este enorme sistema”, disse DiBenedetto, o principal autor do estudo, agora um pós-doutorado na Woods Hole Oceanographic Institution.

Pegando uma onda

Para permanecer líquido, o material dentro de um vulcão precisa 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 através do conduto em um fluxo constante. Os pesquisadores já haviam especulado que isso poderia acontecer, mas a falta de acesso direto ao conduíte derretido barrou evidências 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 é um desafio constante por causa das erupções imprevisíveis do vulcão ativo. Em vez de vazar lava continuamente, há explosões periódicas que resultam em fluxos de lava que colocam em risco os residentes do lado sudeste da Grande Ilha do Havaí.

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

“Ninguém sabe quando o próximo episódio vai começar ou quão ruim vai ser - e tudo depende dos detalhes da dinâmica do conduíte”, disse Suckale.

 

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