O fundo do oceano é notoriamente inexplorado e suas imagens são reproduzidas com muito menos detalhes do que as superfícies de Marte, a Lua e Vênus.
Drenar a água dos oceanos revelaria uma vasta e desconhecida paisagem vulcânica. Na verdade, a maior parte da atividade vulcânica da Terra ocorre debaixo d’água e em profundidades de vários quilômetros nas profundezas do oceano.
Mas, em contraste com os vulcões terrestres, até mesmo detectar que uma erupção ocorreu no fundo do mar é extremamente desafiador.
Consequentemente, ainda há muito para os cientistas aprenderem sobre o vulcanismo submarino e seu papel no ambiente marinho.
Agora, nosso novo estudo sobre erupções em alto mar, publicado na Nature Communications, oferece informações importantes.
Os cientistas não perceberam a verdadeira extensão do vulcanismo oceânico até a década de 1950, quando descobriram o sistema de dorsal meso-oceânica global. Essa descoberta foi fundamental para a teoria das placas tectônicas. A rede de cristas vulcânicas percorre mais de 60.000 quilômetros ao redor do globo.
A exploração subsequente levou à detecção de aberturas de “fumaça negra”, onde fluidos “hidrotérmicos” ricos em minerais (água aquecida na crosta terrestre) são ejetados no oceano profundo.
Impulsionados pelo calor do magma subjacente, esses sistemas influenciam a química de todos os oceanos. As aberturas também hospedam “extremófilos” – organismos que sobrevivem em ambientes extremos que antes eram considerados incapazes de sustentar a vida.
Mas muitas questões permanecem. Há muito se pensa que as próprias erupções em alto mar são bastante desinteressantes em comparação com a variedade de estilos eruptivos observados em terra.
Vulcões terrestres que produzem tipos de magma semelhantes aos do fundo do mar, como no Havaí ou na Islândia, costumam produzir erupções explosivas espetaculares, dispersando cinzas vulcânicas (chamadas tephra). Este tipo de erupção foi considerado altamente improvável no oceano profundo devido à pressão da água sobrejacente.
Mas os dados coletados por meio de veículos submarinos operados remotamente mostraram que os depósitos de tefra são surpreendentemente comuns no fundo do mar. Alguns microrganismos marinhos (foraminíferos) até usam essa cinza vulcânica para construir suas conchas.
Essas erupções são provavelmente causadas por bolhas em expansão de dióxido de carbono. O vapor, que é o grande responsável por erupções explosivas em terra, não pode se formar em altas pressões.
Os cientistas também detectaram esporadicamente regiões maciças de fluido hidrotérmico no oceano acima das cristas vulcânicas. Essas regiões enigmáticas de água aquecida e rica em produtos químicos são conhecidas como megaplumas.
Seu tamanho é realmente imenso, com volumes que podem ultrapassar 100 quilômetros cúbicos – o equivalente a mais de 40 milhões de piscinas olímpicas.
Mas, embora pareçam estar ligados a erupções no fundo do mar, sua origem permanece um mistério.
Mistério Megaplumas
Em nosso estudo, usamos um modelo matemático para explicar a dispersão da tefra submarina pelo oceano. Graças ao mapeamento detalhado de um depósito de cinza vulcânica no nordeste do Pacífico, sabemos que essa tefra pode se espalhar por vários quilômetros a partir do local de uma erupção.
Isso não pode ser explicado facilmente pelas marés ou outras correntes oceânicas. Em vez disso, nossos resultados sugerem que as plumas devem ser altamente energéticas. Como as plumas atmosféricas vistas em vulcões terrestres, estas inicialmente sobem pela água antes de se espalharem horizontalmente.
A transferência de calor necessária para conduzir esse fluxo e carregar a tefra com ela é surpreendentemente grande, cerca de um terawatt (o dobro do necessário para alimentar os EUA inteiros de uma vez). Calculamos que isso deveria criar plumas de tamanho semelhante ao que realmente foi medido.
Nosso trabalho fornece fortes evidências de que megaplumas estão ligadas a erupções ativas no fundo do mar e que se formam muito rapidamente, provavelmente em questão de horas.
Então, qual é a fonte específica dessa intensa entrada de calor e produtos químicos que, em última análise, cria uma megapluma? O candidato mais óbvio é, claro, a lava derretida recém-erupcionada. À primeira vista, nossos resultados pareciam apoiar essa hipótese.
Eles mostram que a formação de megapluma ocorre simultaneamente com a erupção de lava e tefra. Mas, quando calculamos a quantidade de lava necessária para isso, ela era muito alta, cerca de dez vezes maior do que a maioria dos fluxos de lava submarinos.
Nosso melhor palpite por agora é que, embora a criação de megaplumes esteja intimamente ligada às erupções do fundo do mar, elas devem sua origem principalmente ao esvaziamento de reservatórios de fluidos hidrotermais que já estão presentes na crosta oceânica. À medida que o magma força seu caminho para cima para alimentar as erupções do fundo do mar, ele pode levar esse fluido quente (> 300 ° C) com ele.
Vida extrema
Agora sabemos que diversos microrganismos vivem nas rochas abaixo da superfície. Por mais surpreendente que tenha sido a descoberta de formas de vida extremófilas em torno das fontes hidrotermais, essa descoberta levou ainda mais longe nossas idéias sobre o que é a vida e onde ela pode existir.
O fato de nossa pesquisa sugerir que megaplumas vêm da crosta é consistente com a detecção de tais bactérias em algumas megaplumas.
O rápido derramamento de fluidos associados à formação de megapluma pode, na verdade, ser o principal mecanismo que dispersa esses microrganismos de sua origem subterrânea. Nesse caso, a atividade vulcânica em alto mar é um fator importante que influencia a geografia dessas comunidades extremófilas.
Alguns cientistas acreditam que as condições físicas e químicas incomuns associadas aos sistemas hidrotérmicos do fundo do mar podem ter fornecido um ambiente adequado para a origem da vida na Terra. Megaplumas podem, portanto, estar envolvidas na disseminação dessa vida pelo oceano.
Se houver vida em outro lugar de nosso sistema solar, as fontes hidrotermais, como as que existem na lua de Saturno, Encélado, seriam um bom lugar para procurar.
Na ausência de outras fontes de nutrientes e luz, esses tipos de organismos – possivelmente os primeiros a existir em nosso planeta – devem sua existência ao calor e aos produtos químicos fornecidos pelo magma que sobe para alimentar os vulcões do fundo do mar.
Como os depósitos de cinzas vulcânicas transportadas por megapluma parecem ser comuns em vulcões do fundo do mar, os resultados de nossa pesquisa sugerem que a proliferação de vida por meio de emissões de megapluma pode ser generalizada.
Embora seja improvável observar pessoalmente uma erupção no fundo do mar, esforços estão sendo feitos para coletar dados sobre eventos vulcânicos submarinos.
O mais notável deles é o observatório do Vulcão Axial no Pacífico. Este conjunto de instrumentos do fundo do mar pode transmitir dados em tempo real, capturando eventos conforme eles acontecem.
Por meio de esforços como esses, em conjunto com o mapeamento e amostragem contínuos do fundo do oceano, o caráter vulcânico dos oceanos está lentamente sendo revelado.
Publicado em 23/04/2021 20h50
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