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Nova técnica ajuda a estimar a data da próxima supererupção

Através da datação da zirconita expelida por supererupções anteriores do vulcão Toba, um grupo de pesquisadores descobriu quanto tempo o vulcão precisa acumular magma antes de explodir.
Possível superexplosão virá do vulcão Toba.

Imagem do lago Toba, na Sumatra. Abaixo dele, localiza-se o vulcão Toba, responsável por mais de uma supererupção —  entre elas, está uma que pode ter causado a quase extinção da humanidade, 75 mil anos atrás (“teoria da catástrofe de Toba”). Crédito © UNIGE

Cientistas utilizam medições da quantidade de urânio e chumbo em zirconitas (ou zircão) expelidas pelas erupções do supervulcão Toba, na Sumatra, para estabelecer o tempo que ele levou para acumular o magma necessário para uma explosão. A técnica pode ser aplicada a outros vulcões pelo globo e ajuda a prever com mais certeza quando será a própria supererupção.

Hoje, somente de 5 a 10 vulcões podem produzir supererupções. Elas são eventos raros, mas capazes de gerar impactos em escala global. O magma, fumaça e poeira expelidos por essas explosões podem afetar o clima de todo o planeta, dificultando a agricultura e viagens aéreas ou até mesmo gerando uma crise migratória. Até agora não havia métodos confiáveis para prever essas explosões. Porém, muitos cientistas acreditavam que um aumento de terremotos na área e elevações do solo ocorreriam antes de uma erupção dessa escala. 

Todavia, o estudo feito em conjunto entre a Universidade de Genebra (UNIGE, Suíça) e a Universidade de Pequim (China) e publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, indicou que esses “sinais de alerta” não aconteceriam. Ao invés disso, o magma deve se acumular lenta e silenciosamente, sem grandes evidências geológicas na superfície.

O vulcão estudado

O supervulcão Toba foi o alvo do estudo por ser capaz de erupções que as sociedades modernas nunca antes presenciaram. Temos registros de quatro explosões. Dessas, duas foram erupções normais, uma datando de 1,4 milhões de anos atrás e a outra de 500 mil anos. Já as outras duas, datando de 840 mil anos atrás e apenas 75 mil anos, foram duas das maiores supererupções conhecidas. Ambas explosões expeliram mais de 2800 km³ de material — o suficiente para cobrir uma área um pouco maior que o estado do Espírito Santo com uma camada de 7 cm de fumaça.

Ao contrário da imagem clássica de um vulcão, Toba está localizado debaixo de um lago, sem magma exposto para ser visto por cima. Além disso, no seu centro, há uma ilha formada devido à pressão do magma acumulado, que elevou o fundo acima de sua superfície.  “Nós sabemos que esta ilha está gradualmente aumentando de altura, o que indica  que o vulcão está ativo e acumulando magma,” explicou Ping-Ping Liu, professora na Faculdade de Ciências Espaciais e da Terra da Universidade de Pequim e autora principal do trabalho.

Análise da zirconita

Assim, com estes conhecimentos, a equipe coletou amostras do mineral zircônio, formado comumente durante o acúmulo do magma de vulcões e suas subsequentes erupções. Durante esse processo, a zirconita acumula urânio, responsável por sua cor diferenciada. Este, por sua vez, que decai ao longo do tempo ao emitir radiação, transformando-se em outro elemento: o chumbo.

Dessa forma, os cientistas usaram um espectrômetro de massa para medir a quantidade de urânio e chumbo presente nas amostras. Isso os permitiu estimar quais cristais de zirconita eram mais antigos (mais chumbo) e quais foram formados mais recentemente (mais urânio). Ao comparar a idade de cristais vindos da mesma erupção, os cientistas descobriram quanto tempo o vulcão passou acumulando magma antes de sua explosão. A zirconita mais antiga corresponde ao início desse processo, enquanto os cristais mais novos mostram quando a erupção aconteceu, interrompendo o acúmulo.

Ciclos de supererupção

Dessa forma, ao analisar as duas supererupções do Toba, os cientistas perceberam que o tempo de acúmulo parece estar ficando mais curto — mesmo para explosões do mesmo tamanho. “A primeira supererupção ocorreu aproximadamente 840 mil anos atrás, depois de 1,4 milhões de anos de entrada de magma. Já a segunda supererupção, 75 mil anos atrás, foi alimentada em apenas 600 mil anos,” explicou Luca Caricchi, professor do Departamento de Ciências da Terra na UNIGE e co-autor do artigo. 

A explicação seria uma espécie de “ciclo vicioso”: ao acumular magma, o vulcão aquece a costa continental ao seu redor, o que desacelera o seu resfriamento. Segundo Liu, isso permite que ele se acumule mais rápido, atingindo a quantidade necessária para uma supererupção com maior frequência.

“Hoje, estimamos que cerca de 320 km³ de magma podem estar prontos para explodir no reservatório do vulcão Toba,” afirma Caricchi. Essa quantidade já é suficiente para causar problemas não só na ilha de Sumatra — altamente povoada —, mas também em escala mundial. Ainda assim, essa explosão não chegaria perto das supererupções no passado do vulcão. Com o acúmulo de magma de 4 km³ em 1000 anos, consistente por toda sua história, ainda deve demorar cerca de 600 mil anos antes de atingir esse ponto

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No entanto, não se sabe se o vulcão esperará este tempo antes de explodir novamente. “Nosso estudo mostra que nenhum evento extremo acontece antes de uma supererupção. Isso sugere que sinais de uma explosão iminente, como um aumento significativo de terremotos ou elevações aceleradas do solo, não ocorrem de forma tão clara como nos filmes de desastre,” afirma Caricchi.

Mesmo sem estas evidências externas, a análise da zirconita ajuda a entender melhor o ciclo de acúmulo de magma. Isso leva a previsões melhores para as explosões — tanto no Toba como em outros vulcões pelo planeta. “É um grande avanço, porque somente com algumas supererupções nos últimos 2 milhões de anos não é possível obter dados estatisticamente significativos para a frequência desses eventos catastróficos de escala global,” afirma Liu.

Publicado em 08/11/2021.

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