Os cientistas começaram a decifrar os sinais sutis que revelam o quão explosiva será uma erupção vulcânica.
Em dezembro passado, um lodo gloopy de lava começou a se espalhar para fora do cume de La Soufrière, um vulcão na ilha caribenha de St. Vincent. A efusão foi lenta no início; ninguém foi ameaçado. Então, no final de março e início de abril, o vulcão começou a emitir ondas sísmicas associadas com o magma em rápida ascensão. Vapores nocivos exalaram vigorosamente do pico.
Temendo que uma bomba magmática fosse iminente, os cientistas soaram o alarme e o governo ordenou a evacuação total do norte da ilha em 8 de abril. No dia seguinte, o vulcão começou a explodir catastroficamente. A evacuação veio na hora certa: no momento em que este artigo foi escrito, nenhuma vida havia sido perdida.
Simultaneamente, algo superficialmente semelhante, mas profundamente diferente, estava acontecendo na orla do Ártico.
Terremotos tectônicos cada vez mais intensos vinham acontecendo sob a Península de Reykjanes, na Islândia, desde o final de 2019, sugerindo fortemente que o submundo estava se abrindo, abrindo espaço para o magma ascender. No início de 2021, quando uma serpente subterrânea de magma migrou ao redor da península, em busca de uma saída de emergência para a superfície, o próprio solo começou a mudar de forma. Então, em meados de março, a primeira fissura de vários serpenteava pela terra aproximadamente onde os cientistas esperavam, derramando lava em um vale desabitado chamado Geldingadalur.
Aqui, os moradores imediatamente correram para a erupção, fazendo piqueniques e posando para selfies, literalmente a poucos passos dos fluxos de lava. Um concerto aconteceu recentemente lá, com as pessoas tratando as cristas como assentos de um anfiteatro.
Em ambos os casos, os cientistas não sugeriram apenas com precisão que uma nova erupção estava a caminho. Eles também previram as duas formas muito diferentes que essas erupções tomariam. E embora a parte “quando” da equação nunca seja fácil de prever, acertar a parte “como” é especialmente desafiador, especialmente no caso da erupção explosiva em La Soufrière. “Essa é complicada, e eles acertaram em cheio, acertaram em cheio”, disse Diana Roman, vulcanologista do Carnegie Institution for Science.
Os vulcanologistas desenvolveram uma compreensão cada vez mais detalhada das condições que podem produzir uma erupção explosiva. A presença ou ausência de água subterrânea é importante, por exemplo, assim como a gassidade e a viscosidade do próprio magma. E em uma recente série de estudos, pesquisadores mostraram como ler sinais ocultos – de ondas sísmicas a observações de satélites – para que possam prever exatamente como a erupção se desenvolverá: com um estrondo ou um gemido.
Algo maléfico vem nesta direção
Tal como acontece com arranha-céus ou catedrais, os projetos arquitetônicos dos vulcões da Terra diferem enormemente. Você pode encontrar vulcões altos e íngremes, vulcões ultra-expansivos e com declives rasos e caldeiras colossais e abertas. Às vezes não há um vulcão, mas cadeias de pequenas depressões ou enxames de fissuras marcando a terra como marcas de garras.
A previsão de erupções faz muitas perguntas. O principal deles é: Quando? Em sua essência, essa pergunta é equivalente a perguntar quando o magma de baixo vai viajar para cima através de um conduíte (o tubo entre o magma e a abertura da superfície) e irromper, como lava e cinzas, como vidro vulcânico e bombas.
Quando o magma sobe das profundezas, ele pode alterar a arquitetura de um vulcão, literalmente mudando a forma da terra acima. A migração dos fluxos de magma também pode forçar a separação das rochas, gerando terremotos vulcanotectônicos. E quando a pressão que mantém o magma preso no subsolo diminui, ele libera o gás preso, que pode escapar para a superfície.
Os previsores de erupção procuram qualquer um desses três sinais: mudanças na forma de um vulcão, sua paisagem sonora sísmica ou sua liberação de gases. Se você observar mudanças em todos os três – mudanças que são claramente muito diferentes do comportamento diário do vulcão – então “não há dúvida de que algo vai acontecer”, disse Maurizio Ripepe, geofísico da Universidade de Florença, na Itália. Esse algo costuma ser, eventualmente, uma erupção.
Mudança nem sempre significa um aumento na atividade. A maioria dos vulcões fica mais barulhenta e agitada antes de entrar em erupção, mas às vezes o oposto é verdadeiro. Os sismólogos da Islândia, por exemplo, registraram uma queda no tremor vulcânico imediatamente antes da abertura das cinco primeiras fissuras de Reykjanes. Quando a sexta queda aconteceu, disse Thorbjörg Ágústsdóttir, um sismólogo do Iceland GeoSurvey, os cientistas previram que uma sexta fissura estava para aparecer – e eles estavam certos.
O ‘como’ da equação
Cada vez mais, também é possível prever não apenas quando ou se um vulcão entrará em erupção, mas como.
Revelar a história de cada vulcão específico é a chave, já que vulcões individuais tendem a ter seu próprio estilo eruptivo. Para encontrá-lo, os cientistas examinarão as camadas geológicas ao redor de um vulcão, exumando e examinando os restos de antigas erupções. A última erupção na Península de Reykjanes, na Islândia, ocorreu 800 anos atrás, muito antes do advento da ciência moderna. Mas por causa desse tipo de trabalho de detetive, os cientistas sabiam que as erupções sempre ocorreram em casos relativamente tranquilos. Se uma história recente de erupções estiver disponível, documentada em tempo real por cientistas, tanto melhor; é por isso que os cientistas sabiam que La Soufrière provavelmente mudaria rapidamente de um estilo de erupção efusivo para um explosivo.
O trabalho mais recente sobre previsão de erupções vai muito além desses catálogos históricos. Veja o caso de Stromboli, um vulcão que mal se ergue acima das águas do Mar Tirreno. Esta ilha pitoresca passa grande parte de seu tempo explodindo – geralmente pequenas explosões que não prejudicam ninguém. Depois de estudar como ele muda de forma por duas décadas, Ripepe e seus colegas determinaram que ele infla antes de explodir. Além disso, a mudança exata na forma revela se a explosão será maior ou menor. Desde outubro de 2019, o vulcão tem um sistema de alerta precoce. Ele pode detectar o tipo de inflação indicativa das explosões mais extremas, o tipo que já matou pessoas no passado, até 10 minutos antes da chegada da explosão.
O Stromboli é um vulcão relativamente simples, no entanto, no qual o encanamento do magma à clarabóia no topo permanece mais ou menos aberto. “O movimento do magma não gera fraturas. Simplesmente surge “, disse Ripepe.
A maioria dos vulcões é mais complicada: eles abrigam uma grande variedade de tipos de magma que precisam forçar sua saída do vulcão. Isso significa que eles produzem erupções que “mudam muito à medida que acontecem”, disse Arianna Soldati, vulcanologista da Universidade Estadual da Carolina do Norte. Ao longo de dias, semanas, meses ou anos, uma erupção pode ir e voltar entre o gotejamento e a explosão. É possível prever essas mudanças?
Soldati, Roman e seus colegas encontraram uma maneira de testar isso olhando para a Grande Ilha do Havaí. Kilauea, perto da costa sudeste da ilha, estava em erupção contínua de uma forma ou de outra desde 1983. Mas na primavera e no verão de 2018, o vulcão deu um show e tanto: o lago de lava em seu cume foi drenado, como se alguém puxou o plugue da banheira; o magma fez seu caminho subterrâneo para os flancos orientais do vulcão e abriu rachaduras na terra, jorrando delas por três meses seguidos, às vezes disparando em direção ao céu como altas fontes de rocha derretida.
Quando isso aconteceu, os pesquisadores coletaram amostras de lava, concentrando-se em uma característica em particular: a viscosidade. Gloopier, magma mais pegajoso, retém mais gás. Quando este magma viscoso atinge a superfície, seu gás descomprime violentamente, criando uma explosão. O magma runnier, por outro lado, permite que o gás escape gradualmente, como um refrigerante deixado sem vigilância sobre uma mesa.
Em 2018, a viscosidade da lava em Kilauea não parava de mudar. O magma mais velho e frio era mais viscoso, enquanto o magma recém-extraído das profundezas era mais quente e mais fluido.
Roman e seus colegas descobriram que podiam rastrear essas mudanças monitorando as ondas sísmicas que emergem do vulcão e comparando-as com a viscosidade variável da lava que eles amostraram. Por razões ainda a serem determinadas, conforme o magma runnier sobe, ele força as paredes rochosas de cada lado dele apenas um pouco afastadas. O magma Gloopier, por outro lado, exerce uma grande força, abrindo um caminho mais amplo. Em um artigo publicado neste mês de abril na Nature, os pesquisadores mostraram que poderiam usar ondas sísmicas, que diferiam dependendo da forma como a rocha foi forçada a abrir, para prever a mudança na viscosidade da lava erupcionada horas ou dias antes da erupção do magma.
“Tendo encontrado algo que nos diz, sim, se você tem esse tipo de sismicidade, a viscosidade está aumentando, [e] se estiver acima desse limite, pode ser mais explosivo – isso é muito legal”, disse Soldati. “Para monitoramento e riscos, isso realmente tem o potencial de ser impactante agora.”
Incômodos nanoscópicos
Muitos fatores influenciam a viscosidade do magma. Um em particular foi esquecido, principalmente porque é quase invisível.
Danilo Di Genova, geocientista da Universidade de Bayreuth, na Alemanha, estuda nanolitas – cristais com cerca de um centésimo do tamanho de uma bactéria comum. Acredita-se que eles se formem na parte superior do conduto à medida que o magma o jorra. Se você conseguir o suficiente desses cristais, eles podem bloquear o magma, aprisionar o gás preso e aumentar a viscosidade. Mas, a menos que você tenha microscópios muito poderosos para observar lava recém-erupcionada, eles serão imperceptíveis.
Di Genova há muito tempo está interessado em saber como os nanolites se formam. Seus experimentos usando óleo de silício – um substituto para o basalto, um magma escorrendo comum – mostraram que, se apenas 3% de uma mistura de partículas de óleo for feita de nanopartículas, a viscosidade aumenta.
Ele então se voltou para a coisa real. Ele e seus colegas tentaram simular o que o magma experimentaria ao subir por um conduto até a superfície. Eles submeteram rocha basáltica derretida em laboratório do Monte Etna a aquecimento gradual, pulsos de resfriamento repentino, hidratação e desidratação. Às vezes, eles colocavam o magma dentro de um síncrotron, uma espécie de acelerador de partículas. Dentro desta engenhoca, raios-X poderosos interagem com os átomos de um cristal para revelar suas propriedades e – se os cristais forem pequenos o suficiente – sua existência.
Conforme relatado no ano passado na Science Advances, os experimentos deram à equipe um modelo de trabalho de como os nanolites se formam. Se uma erupção começa e o magma de repente se acelera através do conduto, ele despressuriza rapidamente. Isso permite que a água saia da rocha derretida e forme bolhas, que desidratam o magma.
Essa ação altera as propriedades térmicas do magma, tornando muito mais fácil a presença de cristais, mesmo em temperaturas extremamente altas. Se a ascensão do magma for suficientemente rápida e o magma for desidratado rapidamente, uma cornucópia de nanolitas surge, o que aumenta significativamente a viscosidade do magma.
Essa mudança não emite um sinal perceptível. Mas o simples fato de saber que existe, disse Di Genova, pode permitir aos pesquisadores explicar por que vulcões com magma escorrendo, como o Vesúvio ou o Etna, às vezes podem produzir explosões épicas. Os sinais sísmicos podem rastrear a rapidez com que o magma está ascendendo, então talvez isso possa ser usado para prever uma explosão populacional de nanolita de última hora, que leva a uma explosão catastrófica.
Varrendo o Nevoeiro
Deixando esses avanços de lado, os cientistas ainda estão longe de substituir as probabilidades de erupção por certezas.
Um dos motivos é que “a maioria dos vulcões do mundo não é tão bem monitorada”, disse Seth Moran, pesquisador sismólogo do Observatório de Vulcões Cascades do U.S. Geological Survey. Isso inclui muitos dos vulcões Cascades da América, vários dos quais têm tendência a explosões gigantes. “Não é fácil prever uma erupção se houver instrumentos suficientes no solo”, disse Roman. “Mas é muito, muito difícil prever uma erupção se não houver instrumentos no vulcão.”
Outro problema é que algumas erupções atualmente não têm precursores bem definidos. Um tipo notório é chamado de explosão freática: o magma cozinha bolsões de água sobrepostos, desencadeando detonações semelhantes às de uma panela de pressão. Um deles abalou o vulcão Whakaari da Nova Zelândia em dezembro de 2019, matando 22 pessoas que visitavam a pequena ilha. Outro abalou o vulcão Ontake do Japão em 2014, matando 63 caminhantes.
Um estudo recente liderado por Társilo Girona, geofísico da Universidade do Alasca, em Fairbanks, descobriu que os satélites podem detectar aumentos graduais na radiação térmica de todos os tipos de vulcões no período que antecede uma erupção. Uma análise retrospectiva mostrou que tal aumento de temperatura foi detectado antes da explosão freática da Ontake em 2014, com um pico próximo ao momento do evento.
Talvez o monitoramento do espaço se torne a melhor maneira de ver futuras erupções freáticas chegando. Mas até agora, nenhuma previsão de longo prazo bem-sucedida de uma erupção freática ocorreu. “As erupções freáticas são aterrorizantes”, disse Jackie Caplan-Auerbach, vulcanologista e sismólogo da Western Washington University. “Você realmente não sabe que eles estão vindo.”
Não são apenas as explosões que podem ser difíceis de prever. Nyiragongo, um vulcão montanhoso na República Democrática do Congo, entrou em erupção repentinamente em 22 de maio deste ano, espalhando lava em direção à cidade de Goma. Apesar de ser monitorado, o vulcão não deu nenhum aviso claro de que estava prestes a entrar em erupção e várias pessoas morreram.
E não importa que tipo de erupção você está prevendo, o preço de um falso positivo é paralisante. “Quando você evacua as pessoas e nada acontece, a próxima evacuação será muito mais difícil de levar as pessoas a sério”, disse Roman.
Mas há motivos para otimismo. Os cientistas estão compreendendo a física subjacente a todos os vulcões melhor do que nunca. Vulcões individuais também estão se tornando mais familiares por causa de “uma mistura de instinto, experiência e conhecimento aprendido”, disse David Pyle, vulcanologista da Universidade de Oxford. Em breve, ele prevê, os programas de aprendizado de máquina, capazes de identificar padrões em dados mais rapidamente do que qualquer ser humano, se tornarão um jogador importante.
Certeza na previsão de erupções – se, quando ou como – provavelmente nunca acontecerá. Mas, dia após dia, a névoa potencialmente mortal da incerteza se dissipa um pouco mais, e alguém que teria morrido há algumas décadas durante uma erupção agora consegue viver.
Publicado em 02/06/2021 02h04
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