Um dos supervulcões mais poderosos da Terra está se reabastecendo com magma fresco

A descoberta oferece uma rara visão de como sistemas vulcânicos gigantes reconstroem seus suprimentos de magma após erupções massivas. Poderia também fornecer pistas importantes sobre o comportamento de outros supervulcões, incluindo o Yellowstone nos Estados Unidos e o Toba na Indonésia, ajudando potencialmente os cientistas a melhorar a sua capacidade de reconhecer sinais de alerta de futuras erupções.

Como os supervulcões armazenam enormes quantidades de magma

Algumas erupções vulcânicas são tão imensas que remodelam dramaticamente a paisagem. A quantidade de magma libertado pode ser impressionante, o suficiente para enterrar todo o Central Park da cidade de Nova Iorque sob uma camada com cerca de 12 quilómetros (7,5 milhas) de espessura.

Quando volumes tão enormes de magma escapam do subsolo, a rocha acima do reservatório esvaziado pode entrar em colapso, deixando para trás uma depressão ampla e relativamente rasa conhecida como caldeira. Estas características estão associadas a algumas das erupções mais poderosas da história da Terra.

Exemplos famosos incluem Yellowstone, Toba e a caldeira japonesa Kikai, a maior parte da qual fica abaixo do oceano. Kikai sofreu pela última vez uma erupção gigante há aproximadamente 7.300 anos, produzindo a maior erupção vulcânica conhecida do Holoceno, a época geológica que começou há cerca de 11.700 anos e continua até hoje.

Embora os cientistas saibam que vulcões gigantes da caldeira podem entrar em erupção mais de uma vez, ainda têm uma compreensão incompleta de como as enormes quantidades de magma necessárias para estes eventos se acumulam no subsolo. Isto torna extremamente difícil prever quando outra grande erupção poderá ocorrer.

“Precisamos entender como essas grandes quantidades de magma podem se acumular para entender como ocorrem as erupções gigantes da caldeira”, diz o geofísico da Universidade de Kobe, Nobukazu Seama.

Cientistas descobrem um enorme reservatório de magma abaixo do Japão

A localização subaquática de Kikai pode parecer um obstáculo ao estudo do vulcão, mas na verdade dá aos investigadores uma vantagem importante. O fundo do mar circundante permite aos cientistas realizar extensos levantamentos geológicos em toda a estrutura vulcânica.

“A localização subaquática permite-nos implementar levantamentos sistemáticos e em grande escala”, explica Seama.

Para investigar o que está por baixo de Kikai, investigadores da Universidade de Kobe colaboraram com a Agência Japonesa para Ciência e Tecnologia Marinha-Terra (JAMSTEC). Eles usaram poderosos conjuntos de canhões de ar para gerar pulsos sísmicos que viajaram através da crosta abaixo do fundo do oceano.

Instrumentos chamados sismógrafos de fundo oceânico registraram como essas ondas se moviam através da rocha subterrânea. Como as ondas sísmicas viajam de forma diferente através de rochas sólidas e regiões que contêm material fundido, os cientistas podem analisar o seu comportamento para investigar estruturas que não podem ser observadas diretamente.

As descobertas, publicadas na Communications Earth & Environment, revelaram uma região substancial contendo uma elevada proporção de magma directamente abaixo do local da erupção massiva de Kikai, há 7.300 anos.

Ao examinar as medições sísmicas, a equipe conseguiu determinar o tamanho e a forma aproximados do reservatório subterrâneo. A sua posição e extensão sugerem que ocupa o mesmo sistema de armazenamento de magma envolvido na antiga erupção.

“Devido à sua extensão e localização, é claro que este é de facto o mesmo reservatório de magma da erupção anterior”, diz Seama.

Magma fresco está recarregando o antigo supervulcão

Talvez a descoberta mais intrigante seja que o magma actualmente abaixo de Kikai não parece ser simplesmente restos de material da sua erupção catastrófica há milhares de anos.

Investigações anteriores revelaram que uma nova cúpula de lava se desenvolveu perto do centro da caldeira durante aproximadamente os últimos 3.900 anos. Uma cúpula de lava se forma quando lava relativamente espessa e viscosa se acumula ao redor de uma abertura vulcânica, em vez de fluir livremente pela paisagem circundante.

As análises químicas também mostraram que o material vulcânico desta cúpula e de outras atividades mais recentes difere em composição do material liberado durante a erupção gigante de Kikai.

Essa diferença fornece uma pista importante. Isto sugere que o magma agora armazenado sob o vulcão foi fornecido por novas injeções de rocha derretida das profundezas da crosta ou manto terrestre, em vez de permanecer inalterado desde a erupção anterior.

“Isso significa que o magma que está agora presente no reservatório de magma sob a cúpula de lava é provavelmente magma recém-injetado”, resume Seama.

Juntas, as observações sísmicas e as evidências químicas ajudam os investigadores a desenvolver uma imagem mais clara de como um sistema vulcânico gigante pode reconstruir gradualmente o seu abastecimento subterrâneo de magma após uma erupção massiva.

Este processo de reposição não significa que outra erupção catastrófica seja iminente. Em vez disso, revela como um reservatório de magma pode ser recarregado ao longo de milhares de anos, um processo importante que os cientistas precisam de compreender antes de poderem avaliar de forma fiável o comportamento a longo prazo dos supervulcões.

O que a descoberta pode revelar sobre Yellowstone

As descobertas podem ter implicações muito além do Japão.

Os investigadores acreditam que o processo identificado abaixo de Kikai pode ajudar a explicar porque é que outros enormes sistemas de caldeiras, incluindo Yellowstone e Toba, também contêm grandes reservatórios de magma relativamente próximos da superfície da Terra.

“Este modelo de reinjeção de magma é consistente com a existência de grandes reservatórios rasos de magma abaixo de outras caldeiras gigantes como Yellowstone e Toba”, diz Seama.

O modelo proposto sugere que, após uma erupção gigante, novo magma pode gradualmente entrar e reabastecer um reservatório subterrâneo existente. Compreender como isso acontece pode revelar padrões importantes nos ciclos de longo prazo de acumulação de magma, atividade vulcânica e grandes erupções.

Os investigadores esperam agora melhorar as técnicas sísmicas utilizadas em Kikai para que possam investigar o movimento e o armazenamento do magma com mais detalhe.

“Queremos refinar os métodos que provaram ser tão úteis neste estudo para compreender mais profundamente os processos de reinjeção. Nosso objetivo final é nos tornarmos mais capazes de monitorar os indicadores cruciais de futuras erupções gigantes.”

Ao revelar como o magma fresco se acumula sob um vulcão responsável por uma das erupções mais extraordinárias da Terra, a investigação aproxima os cientistas da compreensão dos processos que eventualmente tornam possíveis eventos tão colossais.

Esta pesquisa foi financiada pelo Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia (MEXT) (Terceiro Programa de Observação e Pesquisa de Riscos de Terremotos e Vulcões (Pesquisa de Redução de Riscos de Terremotos e Vulcões)) e pela Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência (concessão 20H00199). Foi conduzido em colaboração com pesquisadores da Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia Marinha e Terrestre (JAMSTEC).