As zonas próximas aos vulcões são privilegiadas devido aos solos férteis – ideais para o cultivo – e à topografia. Contudo, as erupções são difíceis de prever, sendo o diagnóstico precoce crucial.
Embora seja difícil prever quando um vulcão vai entrar em atividade, há indicadores externos que nos ajudam. Terramotos e deformação da crosta terrestre são métodos tradicionais de identificação de uma erupção iminente, mas nem todas fornecem estes sinais de alerta.
“Quando se compara um vulcão a um corpo humano, os métodos geofísicos convencionais representados pelas observações de terramotos e deformação da crosta são semelhantes à audição do peito e à medição do tamanho corporal”, disse Hirochika Sumino, do Centro de Investigação de Ciência e Tecnologia Avançada.
“É difícil saber que problema de saúde causa algum ruído no peito ou um aumento súbito de peso, sem um controlo médico detalhado. Analisar a composição química e isotópica dos elementos de gases fumarólicos é como uma análise à respiração ou ao sangue. Isto significa que estamos a olhar para material que deriva diretamente do magma, ficando a saber o que está realmente a acontecer com o magma”, indicou.
Pesquisas sobre o gás associado às erupções nas Ilhas Canárias, realizado em 2011, já tinham demonstrado que há um aumento na proporção de isótopos mais pesados de hélio, típicos do material do manto.
“Sabíamos que a proporção de isótopos de hélio muda ocasionalmente de um valor baixo, semelhante ao hélio encontrado na crosta terrestre, para um valor alto, como o do manto terrestre, quando a atividade do magma aumenta. Mas não sabíamos porque tínhamos mais hélio derivado do manto durante a agitação magmática”, referiu ainda Hirochika Sumino, investigador que liderou o projeto.
Sumino e a equipa procuraram as respostas no gás em redor de Kusatsu-Shirane, um vulcão ativo, a 150 quilómetros a noroeste de Tóquio. Amostras analisadas em laboratório, recolhidas entre 2014 e 2021, permitiram verificar medições precisas dos componentes isotópicos, descobrindo uma relação entre a proporção de argon-40 para hélio-3 (um isótopo de ‘alto valor’ de hélio) e a agitação magmática.
“Utilizando modelos informáticos, descobrimos que essa relação reflete o quanto o magma no subsolo é espumoso, fazendo bolhas de gases vulcânicos que se separam do magma líquido”, explicou Hirochika Sumino.
A medida em que o magma é espumante “controla a quantidade de gás magmático fornecido ao sistema hidrotérmico sob um vulcão e o quão flutuante é o magma. O primeiro está relacionado com um risco de erupção freática, em que um aumento da pressão da água no sistema hidrotérmico provoca a erupção. O segundo aumentaria a taxa de ascensão do magma, resultando numa erupção magmática”.
Os investigadores estão agora a desenvolver um espectrómetro portátil, que poderá ser utilizado no terreno para analisar os gases em tempo real, reduzindo a necessidade de recolher e transportar amostras para o laboratório.
“O nosso próximo passo é estabelecer um protocolo de análise de gases nobres com este novo instrumento, para que todos os vulcões ativos – pelo menos aqueles que têm o potencial de causar desastres aos residentes locais – sejam monitorizados 24 horas por dia, sete dias por semana”, disse Sumino.
