Imaging shallow magma storage and fluid pathways beneath Aso volcano using ambient-noise tomography
Utilizando tomografia de ruído ambiente em uma rede temporária de sismômetros, pesquisadores mapearam uma zona de armazenamento de magma rasa e pressurizada e um conduto hidrotermal sobrejacente sob a cratera Nakadake do Monte Aso, revelando como essas estruturas facilitam o transporte de fluidos e geram tremores vulcânicos.
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Imagine a crosta terrestre não como uma rocha sólida e inflexível, mas como uma gigantesca panela de pressão borbulhante. Profundamente no subsolo, rocha fundida (magma) e fluidos superquentes estão constantemente em movimento, tentando encontrar um caminho para a superfície. Às vezes, eles ficam presos em bolsões ocultos, acumulando pressão como o vapor em uma chaleira. Se essa pressão ficar alta demais, a "chaleira" pode explodir, levando a uma erupção vulcânica. Cientistas há muito tempo querem ver dentro dessas panelas de pressão para entender como elas funcionam, mas a Terra é opaca; não podemos simplesmente fazer um raio-X em um vulcão. Em vez disso, eles usam um truque inteligente chamado "tomografia de ruído ambiente". Pense nisso como tentar descobrir o formato de uma sala ouvindo o eco de um zumbido constante e baixo (como o tráfego ou o vento) ricocheteando nas paredes. Ao colocar muitos microfones (sismômetros) ao redor de um vulcão e ouvir como essas vibrações naturais viajam através do solo, os cientistas podem mapear onde a rocha é dura e onde ela é macia, rachada ou preenchida por fluido. Isso é importante porque, se pudermos mapear o "encanamento" de um vulcão, poderemos prever quando ele está prestes a explodir, potencialmente salvando vidas e propriedades.
Agora, vamos dar um zoom no Monte Aso, uma das maiores caldeiras ativas do mundo no Japão. É um sistema massivo com um histórico de supererupções, mas recentemente sua atividade se concentrou em uma cratera central menor chamada Nakadake. Por anos, os cientistas sabiam que algo estranho estava acontecendo no subsolo, mas os mapas eram imprecisos. Neste estudo, uma equipe de pesquisadores decidiu obter uma imagem muito mais nítida. Eles instalaram uma rede temporária de 40 sismômetros ao redor do vulcão e ouviram o zumbido natural da Terra por cerca de 35 dias. Usando um método que trata o solo como um gigante instrumento musical, eles criaram um mapa 3D de alta resolução da velocidade das ondas S (a rapidez com que as ondas de cisalhamento viajam através da rocha) até cerca de 5 quilômetros de profundidade.
O que eles encontraram é como descobrir a arquitetura secreta da cozinha de um vulcão. Primeiro, eles detectaram uma "mancha" distinta em forma de ovo de rocha muito macia localizada entre 2,5 e 4,5 quilômetros abaixo da cratera de Nakadake. Nesta zona, a rocha se move tão lentamente (cerca de 1,5 km/s) que sugere que a rocha não é apenas sólida; ela é altamente fraturada e pressurizada, provavelmente contendo uma mistura de fluidos vulcânicos e gases. Os autores sugerem que esta é uma zona de armazenamento de magma rasa. Não é uma grande piscina aberta de lava, mas sim algo mais parecido com uma esponja feita de rocha rachada que está absorvendo fluidos quentes. Como a rocha é tão rachada e pressurizada, ela pode facilmente expandir ou encolher, o que explica por que o solo às vezes infla e desinfla.
Acima desta "esponja", a equipe encontrou uma estrutura estreita, vertical e semelhante a um túnel, estendendo-se em direção à superfície. Isso parece ser um conduto de fluido, um cano que canaliza os fluidos pressurizados da zona de armazenamento para cima, em direção à cratera. A rocha aqui também é de movimento muito lento, sugerindo que está cheia de rachaduras abertas. É provável que seja aqui que os tremores de "período muito longo" (um tipo de estrondo de baixa frequência) são gerados, conforme o gás sobe por este tubo estreito. Finalmente, logo abaixo da cratera, a rocha é a mais macia de todas, com velocidades caindo para cerca de 1 km/s. Esta camada superior é interpretada como uma zona de rocha intensamente alterada e uma rede densa de rachaduras, provavelmente preenchida com água ácida e quente.
O artigo também sugere uma história fascinante sobre o que acontece com os fluidos à medida que sobem. Lá no fundo, os fluidos estão provavelmente em um estado "supercrítico" — uma fase estranha e densa, que não é totalmente líquida nem totalmente gasosa. À medida que sobem para a zona de armazenamento mais rasa, a pressão cai e eles podem subitamente transformar-se em gás. Essa mudança de fase causa uma expansão massiva de volume, o que aumenta a pressão na zona de armazenamento de rocha rachada e empurra o gás pelo conduto estreito. Esse processo parece ser o motor que impulsiona a atividade atual do vulcão.
Curiosamente, o estudo também observou a área mais ampla e encontrou zonas de baixa velocidade que se alinham com falhas geológicas conhecidas, incluindo aquela que causou um grande terremoto próximo em 2016. Isso sugere que o sistema de encanamento do vulcão está conectado às rachaduras tectônicas mais amplas da crosta terrestre. Embora o estudo não pretenda ter resolvido o mistério do Monte Aso para sempre, ele fornece um mapa muito mais claro do sistema de encanamento raso. Os autores sugerem que, ao monitorar esta zona de armazenamento específica e suas mudanças de pressão, poderemos ser melhores em prever futuras agitações vulcânicas. Eles até mencionam que um novo experimento de monitoramento está começando a observar esta zona mais de perto, usando as pistas estruturais que acabaram de encontrar para vigiar mais de perto os batimentos cardíacos do vulcão.
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