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Estudo publicado na Nature Communications indica que grandes erupções vulcânicas podem ser aceleradas pela dissolução de gases de volta no magma, e não apenas pela liberação desses voláteis, alterando a compreensão sobre a pressurização em grandes câmaras magmáticas silícicas
Grandes erupções vulcânicas podem ser impulsionadas pela dissolução de gases de volta no magma, segundo um estudo publicado na revista Nature Communications. A pesquisa propõe um mecanismo diferente da explicação predominante e aponta que a reabsorção de voláteis pode acelerar a pressurização em grandes câmaras magmáticas silícicas.
A compreensão do que desencadeia grandes erupções é considerada crucial para a avaliação de riscos, mas o mecanismo exato que leva a esses eventos ainda não é totalmente compreendido.
Até agora, a principal teoria sustentava que a exsolução de voláteis, processo em que gases deixam o magma, seria um dos fatores centrais por trás dessas erupções.
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O modelo predominante e a nova proposta
Pesquisas anteriores destacaram a exsolução de voláteis como fator determinante para erupções causadas pelo aumento de pressão em câmaras magmáticas. Nesse processo, gases dissolvidos, como vapor de água, dióxido de carbono e enxofre, se separam do magma silicatado e formam bolhas à medida que o material sobe ou esfria.
Esse comportamento reduz a solubilidade e gera uma sobrepressão magmática significativa, capaz de impulsionar erupções vulcânicas. Alguns estudos anteriores também indicaram que, em grandes sistemas vulcânicos, esses gases exsolvidos podem amortecer a pressão, o que tornaria as erupções menos frequentes, mas maiores quando acontecem.
Os autores do novo estudo afirmam, porém, que para a exsolução atuar como principal gatilho eruptivo, ela precisaria superar tanto a perda de voláteis por desgaseificação passiva quanto o relaxamento viscoso da crosta. Segundo eles, isso exigiria taxas rápidas de cristalização, algo difícil de manter em reservatórios maiores e termicamente tamponados.
De acordo com a equipe, em grandes sistemas silícicos, os voláteis exsolvidos podem exercer controle primário sobre a compressibilidade do magma e o crescimento da câmara magmática, em vez de provocar diretamente as erupções. A partir dessa avaliação, os pesquisadores voltaram a atenção para o processo oposto.
Reabsorção de voláteis nas erupções vulcânicas
O estudo investiga a chamada reabsorção de voláteis, fenômeno em que os gases se dissolvem novamente no magma. Segundo os autores, esse retorno reduz a compressibilidade do magma, altera a resposta do sistema à recarga e afeta sua estabilidade geral.
Na prática, isso faz com que o magma se torne mais difícil de comprimir, o que acelera a pressurização do sistema. Para a equipe, esse mecanismo pode aumentar rapidamente a pressão em grandes câmaras magmáticas silícicas e, assim, desencadear erupções mais depressa do que a exsolução de voláteis.
Os pesquisadores afirmam que essa diferença é importante porque altera a forma como a estabilidade da câmara magmática é interpretada. Em vez de funcionar apenas como um elemento ligado à liberação de gases, o sistema passaria a ser influenciado também pela dissolução desses voláteis no magma.
O caso da caldeira de Aso, no Japão
Como exemplo, os cientistas analisaram uma antiga erupção vulcânica no Japão. A equipe sustenta que a reabsorção de voláteis provavelmente teve papel fundamental na erupção conhecida como Aso-4, ocorrida há cerca de 86 mil anos no vulcão Aso.
Para chegar a essa conclusão, os pesquisadores utilizaram um modelo numérico termomecânico de câmaras magmáticas calibrado com dados geoquímicos do vulcão japonês. O estudo também recorreu a informações obtidas em cristais de apatita, um mineral de fosfato de cálcio expelido por esses vulcões.
Segundo os autores, a apatita pode funcionar como registro do comportamento da saturação de água no magma. Os dados extraídos desses cristais ajudaram a reconstruir como a erupção ocorreu e serviram de base para alimentar as simulações do modelo.
Resultados das simulações
As simulações testaram diferentes taxas de recarga, conteúdos de voláteis e condições térmicas. O objetivo foi identificar em que situações a reabsorção de voláteis ocorre e de que maneira ela interfere na estabilidade da câmara magmática.
Os resultados mostraram que a reabsorção reduz a compressibilidade do magma, amplifica a pressurização e desestabiliza a câmara. De acordo com os autores, esse efeito levou a uma erupção mais rápida do que nos cenários em que predominava a exsolução.
Ao analisar especificamente os casos com 5% em peso de H₂O, os pesquisadores observaram que a taxa de pressurização foi substancialmente maior na simulação de reabsorção. Nesse cenário, a erupção ocorreu após aproximadamente 2,3 mil anos, enquanto a simulação de exsolução não registrou erupção dentro do tempo de simulação de 5 mil anos.
Os autores atribuem essas altas taxas de pressurização não apenas às maiores taxas de recarga observadas nas simulações de reabsorção de voláteis. Segundo o estudo, elas também decorrem da redução na compressibilidade do magma causada pela diminuição induzida pela reabsorção na fase volátil magmática, que normalmente amortece o aumento de pressão em sistemas silícicos.
Alcance do estudo e próximos passos
Embora reconheçam que os modelos simplificam, em certa medida, a mecânica dos vulcões e se concentrem em um caso específico, os pesquisadores avaliam que o trabalho pode servir como ponto de partida para novas investigações. A proposta, segundo a equipe, é aprofundar a compreensão desse mecanismo em estudos futuros.
Os autores afirmam que pesquisas posteriores poderão refinar a análise da reabsorção de voláteis com modelos mais complexos e monitoramento em tempo real. Para a equipe, isso poderá abrir uma nova via para prever erupções vulcânicas catastróficas, com potencial para salvar vidas e reduzir perdas econômicas.
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