Por dentro da previsão salvadora de vidas dos cientistas sobre a erupção na Islândia | Revista Quanta

Em novembro 10, 2023, Kristin Jónsdóttir, chefe do departamento de pesquisa de vulcões do Gabinete Meteorológico da Islândia, estava tendo um raro dia de folga. “Era meu aniversário de 50 anos”, disse ela. Então tudo começou a tremer. Ela passava o dia olhando para o telefone, observando os terremotos florescerem nos mapas da Península de Reykjanes, na Islândia.

A península sofre erupções de fissuras, onde o solo se abre e a lava é derramada. Desde finais de Outubro, as atenções centraram-se na região de Svartsengi, na península – que abriga o popular spa Lagoa Azul, uma central de energia geotérmica e a cidade costeira de Grindavík. As últimas três erupções fissuras da península inundaram vales isolados com fogo. Agora, porém, a cidade estava sob ameaça.

O turbilhão de tremores de 10 de Novembro revelou que um rio magmático enterrado serpenteava em direcção a Grindavík e aos seus 3,600 habitantes. O mais preocupante é que um dique – um corpo de magma vertical semelhante a uma cortina de fogo líquido – brotou daquele rio subterrâneo, parando perto da superfície.

Rapidamente, as autoridades evacuaram a cidade. E então todos esperaram.

Em 18 de dezembro, uma fissura vulcânica abriu o solo a nordeste da cidade e pintou o solo invernal com rocha derretida. A erupção intensa durou alguns dias e ficou fora de Grindavík.

Então, às 3 da manhã do dia 14 de janeiro, os poucos residentes que tinham regressado às suas casas foram acordados por buzinas e mensagens de texto a dizer-lhes para fugirem. Outra erupção invadiu a cidade. Quando terminou, cerca de 60 horas depois, várias casas haviam sido engolidas, mas ninguém havia morrido.

Os residentes de Grindavík devem as suas vidas às autoridades locais proactivas, aos gestores de emergência e ao estudo do interior da Terra. Os cientistas acompanhavam o movimento do magma decodificando ondas sísmicas e distorções na crosta do planeta. Ao mapear a canalização vulcânica da península, estão a construir uma melhor compreensão de como funciona o vulcanismo em geral, ao mesmo tempo que pretendem fornecer previsões locais ainda mais precisas no futuro.

O trabalho está em andamento; esta crise vulcânica está longe de terminar. Uma península que não via uma erupção há 800 anos acordou agora, e as evidências geológicas sugerem que as erupções podem continuar por anos, décadas ou mesmo séculos.

“Vimos apenas uma fração da lava subir”, disse Jónsdóttir. “A natureza é sombria.”

O poder da geofísica

Erupções de fissuras - que também ocorrem em outras partes da Islândia, bem como no Havaí e (vários milênios atrás) Idaho, Novo México e Califórnia – são difíceis de prever. Em contraste com as erupções vulcânicas clássicas que apresentam um relevo montanhoso, é difícil prever exatamente onde as fissuras se materializarão.

O vulcanismo fissural da Península de Reykjanes é especialmente peculiar. Antigos fluxos de lava, agora congelados no local, revelam que as erupções afetaram a região durante muitos anos, mas que em ambos os lados destes episódios a atividade vulcânica esteve ausente durante séculos. O último período de erupções terminou em 1240, e isso foi o terceiro de seu tipo na península nos últimos 4,000 anos, com cada aglomerado separado por cerca de oito séculos. Mas por que existe essa periodicidade de aproximadamente 800 anos? “Ainda não sabemos, para ser honesto”, disse Alberto Caracciolo, geólogo da Universidade da Islândia.

O fato de haver vulcanismo não é chocante. A península fica no topo de uma pluma de manto - um fonte de calor elevando-se da fronteira núcleo-manto da Terra. E abrange a Dorsal Meso-Atlântica, uma sutura propensa a erupções entre as placas da Eurásia e da América do Norte. A inquietação tectônica de Reykjanes fez da área uma das regiões vulcânicas mais examinadas do mundo.

Assim, em 2020, quando dezenas de milhares de terramotos começaram a abalar a península e o solo começou a inchar, os cientistas suspeitaram que a comoção poderia ser um prelúdio para uma performance vulcânica que estava em formação há oito séculos. Eles só precisavam descobrir onde. 

Caça Magma

Quando o magma quebra as rochas nas profundezas da crosta terrestre, ele cria terremotos com assinaturas distintas. Estas ondas sísmicas e as suas propriedades fornecem aos cientistas as pistas mais imediatas – e menos ambíguas – sobre a presença e migração do magma. Durante uma crise vulcânica, “se você pudesse ter apenas uma coisa”, disse Sam Mitchell, vulcanologista da Universidade de Bristol, “seria isso”.

O magma em movimento, se for raso o suficiente, também deforma visivelmente o solo. Os satélites usam radar para identificar mudanças na elevação ao longo de horas, dias ou semanas. As estações GPS terrestres também fornecem informações de alta resolução e em tempo real sobre mudanças de elevação.

Jónsdóttir suspeita que a cacofonia de terremotos que começou em 2020 se deveu tanto à migração magmática quanto ao movimento das placas tectônicas. Na Islândia, as placas da Eurásia e da América do Norte não estão a separar-se de forma clara, mas estão a raspar uma contra a outra à medida que se deslocam. Entre os ciclos eruptivos, acumula-se muito estresse tectônico. Então, quando o magma penetra nas fendas subterrâneas ao longo desta fronteira, ele desencadeia a liberação dessa tensão na forma de terremotos potentes e frequentes.

No início de 2021, porém, esta máquina magmática mudou de marcha. Tanto as mudanças de elevação como a comoção sísmica sugeriram que o magma estava se acumulando abaixo de Fagradalsfjall, um pequeno monte vulcânico próximo a um vale desabitado. Durante muitos meses, terremotos de longa duração estremeceram na crosta profunda da península. Esses tipos de terremotos “foram vistos abaixo outros vulcões em todo o mundo e ainda não são totalmente compreendidos”, disse Tom Winder, um sismólogo de vulcões da Universidade da Islândia. Embora enigmáticos, sugerem que algo lento está a acontecer – a fragmentação gradual de rocha quente, talvez, ou bolhas de magma que se comprimem através de uma constrição.

Então, em 19 de março de 2021, a península entrou em erupção pela primeira vez em oito séculos. Durante seis meses, matéria derretida jorrou de uma fissura próxima a Fagradalsfjall. Seguiram-se duas erupções mais curtas, nos verões de 2022 e 2023.

Além daqueles tremores de longo período, semelhantes aos graves, a sinfonia sísmica geral que precedeu as três explosões de Fagradalsfjall sugeriu que o magma estava seguindo uma rota incomum para a superfície. Em vez de se acumular na crosta rasa, a rocha derretida parecia estar subindo direto para a superfície a partir de uma grande profundidade – a fronteira entre a crosta e o manto subjacente, semelhante a uma massa. “É algo inédito”, disse Winder.

Comparado com muitos sistemas vulcânicos islandeses, Fagradalsfjall agia de forma estranha, mas pelo menos acontecia longe de alguém ou de alguma coisa.

Só em outubro de 2023 é que a curiosidade dos cientistas se transformou em ansiedade quando a atividade se deslocou para a região de Svartsengi, repleta de infraestruturas, a sul.

A Batalha de Grindavík

O solo na região de Svartsengi subiu e depois parou de subir, várias vezes desde 2020, o que implica que o magma chegava em intervalos irregulares, embora sem entrar em erupção. Mas no final de 2023, o ritmo do movimento disparou. O magma estava entrando na região mais rápido do que nunca. Em meados de novembro, um peitoril – um corpo horizontal de magma – de proporções elefantinas estava situado a poucos quilómetros abaixo de Svartsengi. “Todos estavam atentos e não sabíamos realmente o que aconteceria a seguir”, disse Jónsdóttir. Não estava claro onde ou quando uma erupção poderia ocorrer.

Os terremotos que abalaram a região em novembro ajudaram a apontar o caminho. Inicialmente, o seu grande número sobrecarregou as capacidades de monitorização sísmica do Gabinete Meteorológico da Islândia, mas a equipa rapidamente conseguiu encontrar o refrão no caos e decifrar a sua letra: Terremotos que quebram rochas significam que algum magma deixou o peitoril e se moveu para os lados. E os satélites de monitorização terrestre confirmaram o que a sismicidade sugeria: o solo acima do peitoril de Svartsengi tinha caído à medida que o magma era drenado.

Foi fácil ver para onde foi aquele magma. O terreno ao redor de Grindavík estava afundando. Para um vulcanologista que lia a terra, esse padrão revelou não uma ausência de magma, mas uma incursão dele. O magma que saiu do peitoril moveu-se lateralmente antes de subir diretamente abaixo de Grindavík. À medida que subia, essa gavinha vertical de magma empurrou as paredes de rocha para os lados, fora do caminho. Isso, por sua vez, fez com que a terra acima da gavinha caísse no vazio recém-criado. Mais tarde, os cientistas iria relatar que a certa altura durante a tempestade sísmica de 10 de Novembro, cerca de 7,400 metros cúbicos de magma surgiam do peitoril para a gavinha a cada segundo.

Sinais deste movimento subterrâneo também foram vistos dentro dos poços da usina geotérmica. Gases vulcânicos, como o dióxido de enxofre, escapar do magma em profundidades rasas e pode sinalizar uma erupção iminente. Os cientistas observaram esse gás e uma mudança na pressão dentro dos poços – outra indicação de que o magma estava se movendo em direção à cidade.

Uma gavinha colossal de magma, conhecida como dique, brotou sob Grindavík, com uma crista apenas 800 metros abaixo das ruas.

Poucas horas depois da tempestade sísmica de 10 de Novembro, os cientistas identificaram uma secção de terra com 10 quilómetros de comprimento onde uma erupção parecia altamente provável. Ele cortou Grindavík desde uma série de antigas crateras vulcânicas do nordeste da cidade até o sudoeste. À meia-noite, a Proteção Civil da Islândia evacuou a cidade e os trabalhadores da construção civil construíram apressadamente muros de proteção nas áreas com maior probabilidade de serem inundadas pela lava.

Nas semanas seguintes, observações geofísicas revelaram que o magma ainda fluía para a região. Em 18 de dezembro, com base no solo em expansão, os cientistas calcularam que cerca de 11 milhões de metros cúbicos de magma fresco haviam se acumulado no peitoril. Isso parecia ser o máximo que poderia suportar. Naquele dia, outro fluxo barulhento de magma saiu do peitoril e encheu demais o dique. Terremotos devastadores alertaram os cientistas de que o magma estava finalmente surgindo na superfície e, 90 minutos depois do início desses terremotos, “tivemos a erupção”, disse Jónsdóttir. “Esse foi um evento muito rápido.” Nos dias seguintes, a erupção drenou o dique o suficiente para que ele se estabilizasse e assentasse.

Esse padrão repetiu-se antes da erupção de 14 de janeiro: 12 milhões de metros cúbicos de magma encheram a soleira antes de desencadear uma erupção quatro horas depois. Desta vez, matéria infernal escorria de uma fenda de 3,000 metros de comprimento que emergiu perto de uma das muralhas protetoras ao norte da cidade, que conseguiu desviar a lava. Mas uma segunda fissura, mais pequena, apareceu mesmo nos limites da cidade, atrás do muro, e destruiu três casas.

Depois, o peitoril começou a inflar novamente. A essa altura, os cientistas calcularam que uma erupção se tornaria altamente provável quando o peitoril se enchesse com pelo menos 9 milhões de metros cúbicos de matéria derretida. No início de fevereiro, o limiar ultrapassou esse limite e, em 8 de fevereiro, outra erupção começou. Uma fissura de 3 quilómetros abriu-se perto do local da erupção de dezembro, canalizando a lava para longe de Grindavík, mas em direção a um cano que fornece água quente para grande parte da península.

E assim o ciclo continua.

Revelações Geoquímicas

As técnicas geofísicas que os cientistas estão a utilizar para medir o pulso do coração magmático de Svartsengi não estão apenas a monitorizar o perigo em tempo real. Eles também estão ajudando a construir uma imagem das artérias que canalizam todo esse magma para a superfície – o que é crucial para compreender toda a península e como ela pode se comportar em períodos de tempo mais longos.

Fagradalsfjall e Svartsengi – os dois sistemas vulcânicos atualmente ativos – estão separados por apenas alguns quilômetros. Apesar da sua proximidade, as evidências geológicas sugerem fortemente que são sistemas distintos. Suas arquiteturas subterrâneas são manifestamente diferentes. Em Fagradalsfjall, o magma corre do manto direto para a superfície, enquanto em Svartsengi é temporariamente armazenado na crosta rasa.

E, no entanto, surpreendentemente, os dois sistemas parecem extrair material da mesma fonte no manto da Terra, sugerindo uma ligação profunda.

Ed Marshall, geoquímico da Universidade da Islândia, estudou lava recém-colhida de erupções em ambos os locais para tentar determinar como os dois sistemas vulcânicos estão conectados e por que eles estão se revezando em erupção. “Você quer estacionar em um lugar onde o gás e a lava não vão te levar para fora”, disse ele. Então “você entra, pega a amostra e vai embora”.

Em geral, as lavas islandesas apresentam padrões químicos semelhantes. Mas “Fagradalsfjall tem a química de fusão mais estranha do mundo”, disse Marshall, referindo-se à mistura específica de elementos e compostos que compõem a sua sopa magmática. “Na verdade não é apenas estranho. É único.” Isto é, único, exceto que a lava Svartsengi tem quase exatamente as mesmas impressões digitais químicas, embora Fagradalsfjall e Svartsengi sejam sistemas vulcânicos aparentemente independentes. “Isso não faz absolutamente nenhum sentido”, disse Marshall. “A natureza está apenas brincando conosco neste momento.”

Mas “se as coisas estão fisicamente conectadas em profundidade”, disse ele, “essa é uma solução bastante elegante para todo o problema”.

A análise sísmica do vulcanismo da península está em andamento. Os cientistas esperam poder prever onde surgirá nos próximos meses e anos, como fizeram com as recentes erupções. Para começar, Halldór Geirsson, geofísico da Universidade da Islândia, e os seus colegas estão a utilizar radares de satélite para mapear falhas e fracturas na península durante este período de agitação, o que sugerem pode revelar falhas ocultas, incluindo aqueles que podem ser locais de futuras erupções de fissuras.

Não há garantia de que as erupções subsequentes seguirão o mesmo padrão das recentes explosões de Svartsengi – o coração do sistema não é necessariamente uma característica fixa. “Cada vez que há uma erupção, você muda o sistema de encanamento. Não volta a zero”, disse Mitchell.

A futura habitabilidade de Grindavík é uma questão em aberto e resta saber se as outras cidades da península serão confrontadas com torrentes de lava. A nova era hipervulcânica da Península de Reykjanes apenas começou e poderá durar anos, décadas, talvez até séculos.

“Infelizmente, não há boas notícias pela frente”, disse Jónsdóttir.