Magma explosivo: formação de nanocristais dobra a viscosidade, revelando novos cenários eruptivos

Uma equipe de pesquisa internacional, liderada por Pedro Valdivia Muñoz do Bayerisches Geoinstitut (Alemanha) e coordenada por Danilo Di Genova do Instituto de Ciência, Tecnologia e Sustentabilidade para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos (ISSMC) do Conselho Nacional de Pesquisa (CNR) em Roma, com importantes contribuições de outros colegas do Bayerisches Geoinstitut e da Universidade de Roma Tre, descobriu um mecanismo em nanoescala que pode tornar o magma até 30 vezes mais viscoso e, portanto, mais explosivo, quase instantaneamente .

O estudo, publicado na prestigiada revista Communications Earth & Environment , utilizou técnicas avançadas de imagem para observar, pela primeira vez em tempo real, a formação de "nanólitos" – cristais de óxido de ferro e titânio menores que um milésimo do diâmetro de um fio de cabelo – em um magma andesítico. Este último é um tipo de magma com viscosidade tipicamente intermediária, comum em muitos vulcões com comportamento explosivo. Essa capacidade investigativa, que levou a equipe a ser pioneira na filmagem da formação de nanocristais em sistemas vítreos, abre novas perspectivas não apenas para a vulcanologia, mas também para o design de materiais avançados, como vitrocerâmicas industriais, onde o controle da nanocristalização é fundamental .

" Vimos que esses nanólitos se formam em segundos, assim que o magma atinge certas condições", afirma Pedro Valdivia Muñoz, do Geoinstituto da Baviera, primeiro autor do estudo e aluno de doutorado supervisionado por Danilo Di Genova . " Mas a verdadeira surpresa é o efeito cascata que eles desencadeiam. Em vez de serem simples partículas sólidas dispersas, os nanólitos alteram quimicamente o magma circundante. Zonas enriquecidas com sílica são criadas ao redor dos cristais, que são simultaneamente circundados por camadas ricas em alumínio. Essa heterogeneidade química em nanoescala é realmente responsável pelo impressionante aumento da viscosidade ."

O mecanismo é, portanto, mais complexo do que se pensava anteriormente. " Não se trata apenas da depleção progressiva de ferro no magma líquido ou da massa física criada pelos cristais ", continua o pesquisador . " É a reorganização química em nanoescala que modifica radicalmente o comportamento do magma, aumentando significativamente sua viscosidade e, assim, dificultando seu fluxo ."

Créditos da imagem Corrado Cimarelli

Essas descobertas têm implicações diretas para a compreensão de erupções andesíticas, típicas de vulcões como o Sakurajima, no Japão , cuja composição magmática tem sido usada como referência para alguns experimentos. " A rápida formação de nanólitos e o consequente aumento da viscosidade durante a ascensão do magma podem ser fatores-chave que levam à fragmentação explosiva. Além disso, essas zonas heterogêneas podem influenciar a propagação de fraturas no magma e até mesmo facilitar a formação de bolhas de gás, amplificando ainda mais o potencial explosivo ", conclui Di Genova .

A pesquisa, que combina experimentos in situ em altas temperaturas com análises nanoscópicas sofisticadas e modelagem de viscosidade, abre novos caminhos para a avaliação do risco vulcânico, sugerindo que mesmo as menores alterações químicas e estruturais no cerne do magma podem ter consequências macroscópicas devastadoras . Este estudo não apenas enriquece a vulcanologia, mas também oferece novos insights para o design de materiais avançados, como vitrocerâmicas industriais, onde o controle da nanocristalização é crucial para suas propriedades.

Imagem de capa feita com a contribuição da Gemini