Um vasto reservatório de magma sob a caldeira Kikai, no Japão, parece estar a encher-se novamente, oferecendo aos cientistas um raro vislumbre de como alguns dos maiores vulcões da Terra recuperam após erupções catastróficas.
A descoberta, liderada por investigadores da Universidade de Kobe, poderá melhorar a compreensão de enormes sistemas de caldeiras, como Yellowstone, nos Estados Unidos, e Toba, na Indonésia. Também pode ajudar os cientistas a identificar as mudanças subterrâneas que ocorrem antes de futuras erupções gigantes.
Um vulcão capaz de uma erupção colossal
Kikai é uma caldeira vulcânica quase totalmente submersa ao sul do Japão. Há cerca de 7.300 anos, produziu a maior erupção vulcânica conhecida do Holoceno, a época geológica atual, que começou há cerca de 11.700 anos.
As caldeiras se formam quando uma erupção esvazia um volume tão enorme de magma que o solo acima do reservatório desaba. Em vez de deixar para trás uma típica montanha em forma de cone, o evento cria uma depressão ampla e relativamente rasa.
A escala destas erupções pode ser difícil de imaginar. A quantidade de magma envolvida poderia cobrir todo o Central Park até uma profundidade de 12 quilômetros.
Yellowstone, Toba e Kikai são exemplos proeminentes de vulcões gigantes de caldeira. Os cientistas sabem que estes sistemas podem entrar em erupção mais de uma vez, mas os processos que lhes permitem acumular grandes quantidades de magma permanecem pouco compreendidos. Essa incerteza torna o seu comportamento futuro especialmente difícil de prever.
“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.
Ouvindo ondas sísmicas no fundo do oceano
A localização subaquática de Kikai pode parecer um obstáculo, mas deu à equipe de pesquisa uma vantagem importante. Dado que grande parte da caldeira se encontra abaixo do mar, os cientistas poderiam realizar pesquisas amplas e sistemáticas em toda a estrutura vulcânica.
Seama explica: “A localização subaquática permite-nos implementar levantamentos sistemáticos e em grande escala”.
A equipe da Universidade de Kobe trabalhou com a Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia Marinha e Terrestre (JAMSTEC) para investigar a crosta abaixo da caldeira. Os pesquisadores usaram conjuntos de canhões de ar comprimido para produzir pulsos sísmicos controlados e colocaram sismômetros no fundo do oceano para registrar como essas ondas viajavam através da rocha.
As ondas sísmicas mudam de velocidade e direção dependendo dos materiais pelos quais passam. Ao medir essas mudanças, os cientistas podem construir uma imagem de estruturas subterrâneas e identificar regiões que podem conter rocha parcialmente derretida.
O grande reservatório de magma abaixo de Kikai
As descobertas, publicadas em Comunicações Terra e Meio Ambienterevelou uma região rica em magma diretamente abaixo da parte de Kikai responsável pela enorme erupção de 7.300 anos atrás.
Os pesquisadores também conseguiram estimar a forma e a extensão do reservatório. Seu tamanho e posição indicam que ocupa o mesmo sistema subterrâneo que forneceu magma à antiga erupção.
Seama diz: “Devido à sua extensão e localização, é claro que este é de facto o mesmo reservatório de magma da erupção anterior”.
Isso não significa que o magma simplesmente tenha permanecido no subsolo desde o antigo desastre. Em vez disso, as evidências sugerem que novo material fundido entrou no reservatório ao longo do tempo.
Fresh Magma está reconstruindo o sistema
Uma cúpula de lava vem se formando perto do centro da caldeira Kikai há aproximadamente 3.900 anos. As cúpulas de lava se desenvolvem quando o magma espesso sobe lentamente à superfície e se acumula em torno de uma abertura vulcânica, em vez de fluir facilmente.
Estudos químicos mostraram que o material desta cúpula e de outras atividades vulcânicas recentes difere do magma liberado durante a erupção gigante. O contraste sugere que o atual suprimento de magma de Kikai veio de uma fonte mais recente.
“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.
As descobertas apoiam um modelo mais amplo no qual o magma fresco entra gradualmente e reconstrói reservatórios sob caldeiras gigantes após grandes erupções. A compreensão deste processo poderá revelar como estes vulcões começam a preparar-se para períodos posteriores de atividade.
Pistas para Yellowstone e Toba
O modelo proposto pode ir muito além do Kikai. Os cientistas também identificaram grandes reservatórios de magma rasos sob outros grandes sistemas de caldeiras, incluindo Yellowstone e Toba.
“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.
Ao estudar a rapidez com que o magma fresco entra nestes sistemas, onde se acumula e como altera a crosta circundante, os investigadores poderão eventualmente tornar-se melhores na distinção entre a actividade vulcânica normal e os sinais de um evento muito maior.
Seama conclui, dizendo: “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.”
A descoberta não significa que Kikai esteja prestes a entrar em erupção. Em vez disso, fornece provas valiosas de que o sistema subterrâneo responsável pela sua antiga catástrofe permanece activo e continua a receber novo magma.
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).
