Mudanças na temperatura do magma determinam as diferenças nas explosões vulcânicas

Por que alguns vulcões de aparência semelhante apresentam comportamentos eruptivos tão distintos? A resposta pode estar nos processos térmicos do magma, segundo uma nova pesquisa liderada pela Universidade de Manchester.

As descobertas ajudam a solucionar um debate de longa data sobre como o histórico térmico do magma influencia a cristalização antes e durante as erupções.

Formação de cristais atrasada

Ao estudar o magma da erupção de Tajogaite de 2021 em La Palma, na Espanha, pesquisadores descobriram que o "superaquecimento" pode retardar significativamente a formação de cristais à medida que o magma sobe em direção à superfície da Terra.

Durante o superaquecimento, o magma é aquecido acima da temperatura na qual os cristais são estáveis. O estudo mostra que altas temperaturas podem dissolver pequenas "sementes" de cristais preexistentes que, normalmente, ajudam a iniciar a formação dos cristais.

O superaquecimento também altera a estrutura interna do magma. Torna-se mais uniforme e menos capaz de suportar a nucleação ou o crescimento de novos cristais. Isto afeta a rapidez com que o magma sobe e a facilidade com que os gases vulcânicos podem escapar; ambos têm um papel importante na determinação do quão explosiva será a erupção.

“Até agora, não compreendíamos totalmente a dinâmica do crescimento de cristais em magmas que recebiam uma injeção de superaquecimento pouco antes da ascensão. No entanto, utilizando nossa inovadora e recém desenvolvida câmara de pressão transparente a raios X, combinada com a microtomografia de raios X por radiação síncrotron, podemos efetivamente observar esses processos ‘in situ’, disse ela.

Condições vulcânicas reproduzidas em laboratório

Em laboratório, pesquisadores recriaram condições vulcânicas utilizando magma da erupção de Tajogaite; esse magma pode ter sofrido superaquecimento antes da erupção e durante a ascensão.

Eles conseguiram observar a cristalização em tempo real utilizando microtomografia de raios X por radiação síncrotron no Diamond Light Source. Ao combinar esses dados com informações de experimentos *ex situ* realizados em Praga — que permitiram tempos de observação mais longos —, a equipe acompanhou os processos de cristalização sob condições controladas de alta temperatura e pressão.

Os experimentos revelaram que o magma não submetido ao superaquecimento começou a cristalizar em cerca de 20 minutos. Já o magma que havia sofrido superaquecimento levou mais de oito horas para iniciar a cristalização.

Os pesquisadores incorporaram os atrasos de nucleação — determinados experimentalmente — a modelos numéricos de ascensão do magma; essas simulações preveem como o magma se desloca e evolui ao atravessar a crosta terrestre.

Longas pausas na cristalização podem permitir que o magma suba rapidamente enquanto permanece relativamente fluido, potencialmente favorecendo a ocorrência de fontes de lava intensas. Em contrapartida, o magma que cristaliza mais cedo é mais viscoso e ascende mais lentamente, permitindo mais tempo para a liberação de gases e resultando em um comportamento efusivo mais brando.

“Os modelos atuais de risco vulcânico concentram-se tipicamente na química do magma, no teor de gases e nas variações de pressão”, afirma a Dra. Margherita Polacci, professora sênior de Vulcanologia em Manchester.

Este trabalho sugere que o histórico térmico pré-eruptivo e a cinética de cristalização também podem desempenhar um papel importante no controle da ascensão do magma e do comportamento eruptivo, com implicações para a avaliação de riscos vulcânicos.