Um estudo internacional, com participação de cientistas do ETH Zurique, trouxe uma nova explicação para um mistério que há muito intriga os vulcanólogos: por que alguns vulcões, mesmo com magma altamente gasoso e potencialmente explosivo, conseguem libertar lava de forma calma.
Até agora, pensava-se que a formação de bolhas de gás no magma ocorria principalmente devido à diminuição da pressão à medida que o magma ascendia. Estas bolhas tornam o magma mais leve e aceleram a sua subida, podendo provocar erupções explosivas – um processo comparável a abrir uma garrafa de champanhe.
Enquanto a garrafa está fechada e, portanto, pressurizada, o dióxido de carbono permanece dissolvido. Quando a rolha é retirada da garrafa, a pressão cai e o dióxido de carbono forma bolhas. Essas bolhas puxam o líquido para cima, fazendo com que ele jorre da garrafa de forma explosiva.
No entanto, essa explicação é incompleta, pois a lava de alguns vulcões, como o Monte Santa Helena, no estado de Washington, EUA, ou o vulcão Quizapu, no Chile, às vezes flui suavemente apesar da presença de magma altamente explosivo com alto teor de gases. Agora, uma equipe internacional de pesquisa, incluindo um cientista da ETH Zurich, apresentou uma nova explicação para esse enigma, que intriga os vulcanólogos há muito tempo.
Por que vulcões explosivos às vezes não entram em erupção?
Segundo as novas descobertas, o magma com baixo teor de gás, que aparentemente não é explosivo, pode, no entanto, provocar uma explosão poderosa se um grande número de bolhas se formar devido ao cisalhamento acentuado, fazendo com que o magma seja expelido rapidamente para cima.
Por outro lado, as forças de cisalhamento também podem causar o desenvolvimento e a fusão de bolhas mum estágio inicial em magmas ricos em gás e potencialmente explosivos, levando à formação de canais de desgaseificação no magma que reduzem a pressão do gás. “Podemos, portanto, explicar por que alguns magmas viscosos fluem suavemente em vez de explodir, apesar de seu alto teor de gás – um enigma que nos intriga há muito tempo”, diz Bachmann.
Um exemplo é a erupção do Monte Santa Helena em 1980. Embora o magma fosse rico em gases e, portanto, potencialmente explosivo, a erupção começou com a deposição de um fluxo de lava muito lento dentro do cone vulcânico. As fortes forças de cisalhamento que atuavam sobre o magma produziram bolhas de gás adicionais que inicialmente permitiram a liberação de gases. Foi somente quando um deslizamento de terra abriu ainda mais a cratera vulcânica e houve uma queda rápida na pressão que o vulcão explodiu. Os resultados do estudo sugerem que muitos vulcões com magma viscoso permitem que os gases escapem com mais eficiência do que se pensava anteriormente.
Forças de cisalhamento como fator chave
A nova investigação publicada na revista Science mostra que, além da pressão, as bolhas de gás também podem formar-se devido a forças de cisalhamento no magma. Estas forças surgem quando o magma se move mais rapidamente no centro do conduto vulcânico do que nas bordas, provocando uma espécie de “amassamento” do magma que gera bolhas.
O fenómeno é semelhante a mexer um frasco de mel: o mel no centro do movimento flui mais rápido do que nas bordas, onde o atrito é maior. No magma, esta diferença de velocidade cria bolhas que se combinam e formam canais de degaseificação, permitindo que o gás escape antes que a erupção se torne explosiva.
Explosão nem sempre é sinónimo de magma gasoso
Os resultados do estudo explicam por que alguns vulcões com magma rico em gás podem fluir calmamente: o efeito das forças de cisalhamento cria canais de escape para o gás, aliviando a pressão. Por outro lado, magma com baixo teor de gás pode tornar-se explosivo se as forças de cisalhamento gerarem rapidamente muitas bolhas.
Um exemplo é a erupção do Monte Santa Helena em 1980. Apesar do magma ser altamente gasoso, a erupção começou com um lento fluxo de lava dentro do cone vulcânico. Só após um deslizamento de terra, que abriu o conduto e provocou uma rápida queda de pressão, é que se deu a explosão.
Experiências de laboratório confirmam o fenómeno
Para visualizar este processo, os investigadores desenvolveram um experimento com um líquido viscoso semelhante a magma, saturado com dióxido de carbono. Quando o líquido foi sujeito a forças de cisalhamento, formaram-se bolhas de gás, especialmente junto às paredes do recipiente, confirmando o papel do movimento e do atrito na formação de bolhas. Simulações computadorizadas apoiaram estas observações, mostrando que este efeito é particularmente relevante em magma viscoso a fluir ao longo das paredes de um conduto vulcânico.
“Para prever melhor o potencial de perigo de um vulcão, é fundamental atualizar os modelos e considerar as forças de cisalhamento nos condutos”, afirma Olivier Bachmann, coautor do estudo e professor de Vulcanologia no ETH Zurique.
