“Núcleo no convés!”
Durante dois meses, sempre que ouvia aquele grito, eu corria até o convés do JOIDES Resolution para observar a tripulação puxar para cima um tubo cilíndrico de 10 metros cheio de rochas multicoloridas e sedimentos extraídos do fundo do mar abaixo do nosso navio.
No inverno de 2022, passei dois meses navegando pelo sul do Mar Egeu a bordo do JOIDES Resolution do Programa Internacional de Descoberta Oceânica como parte da Expedição 398 do IODP. Meus colegas geólogos e eu usamos este antigo navio de exploração de petróleo para perfurar profundamente o fundo do mar e revelar a história vulcânica da área na costa de Santorini, Grécia.
Como um cientista que estuda a química das rochas vulcânicasUtilizo minha experiência para correlacionar sedimentos vulcânicos à erupção que os causou e para entender as condições que o magma experimentou tanto em profundidade quanto abaixo de uma vulcão e durante uma erupção.
A perfuração do fundo do mar realizada pela nossa expedição revelou uma erupção vulcânica massiva, mas até então desconhecida que ocorreu há mais de 500.000 anos. Esta descoberta expande nossa compreensão da atividade vulcânica na cadeia de vulcões que compreende o Arco Vulcânico do Egeu Meridionalo que permitirá uma análise de risco mais precisa desta região.
Construindo uma história vulcânica mais completa
Os arqueólogos há muito tempo são fascinados pela erupção da Idade do Bronze tardia de Santorini por volta de 1600 a.C. Esta erupção está associada ao declínio do Civilização minoica na ilha vizinha de Creta. Os geólogos também têm interesse significativo na região, devido à volatilidade da atividade vulcânica e sísmica nesta área que abriga cerca de 15.000 moradores e atrai ao redor 2 milhões de turistas por ano.
Embora haja documentação terrestre significativa da Vulcão Santorinios cientistas sabem que esse registro é incompleto. Em terra, erosão, vegetação e eventos eruptivos adicionais frequentemente cobrem ou obscurecem depósitos vulcânicos mais antigos, resultando em uma história fragmentária. A perfuração em alto mar possibilitada pela Resolução JOIDES do IODP dá aos pesquisadores acesso a um registro geológico raramente preservado em terra.
Após uma erupção vulcânica, materiais piroclásticos — pedaços de rocha e cinzas formados durante a erupção — se depositam na coluna de água para se acumular no fundo do mar. Lá, argilas e material biológico, como conchas de pequenos organismos marinhos, chovem continuamente, cobrindo os depósitos de rocha vulcânica. Esse processo preserva um registro de uma erupção individual como uma única camada. As camadas se formam com o tempo, com cada evento vulcânico sucessivo criando um registro cronológico quase contínuo da história vulcânica da região.
A missão da Expedição 398 era acessar esse registro do fundo do mar para documentar o extenso histórico de erupções em cada área de atividade vulcânica concentrada.
Expedição 398 do IODP
A Expedição 398 do IODP coletou núcleos de perfuração para entender melhor a história vulcânica e o intervalo de recorrência dos vulcões Santorini, Christiana e Kolumbo nesta região. A equipe do JOIDES Resolution perfurou 12 locais a uma profundidade máxima de 2.950 pés (900 metros) abaixo do fundo do mar. Recuperamos mais de 11.000 pés (3.356 metros) de núcleo total em mais de 780 núcleos.
À medida que os técnicos cortavam o núcleo em seções de 4½ pés (1½ metro), os cientistas se reuniam para ver qual material havia sido recuperado. Após levar os núcleos à pressão da superfície, a equipe os dividia longitudinalmente, os fotografava, os analisava quanto a propriedades físicas, como suscetibilidade magnética, e descrevia o material. Os descritores de núcleo medem e registram a composição geológica de cada unidade rochosa contida nele.
Como líder do laboratório de geoquímica, peguei pequenas amostras de várias camadas de rocha vulcânica e cinzas para dissolver em solução e analisar sua composição de elementos traço. Durante uma erupção, o magma cristaliza e se mistura com elementos na água e na rocha com os quais entra em contato. As mudanças químicas resultantes no magma são exclusivas das condições daquela erupção em particular. Então, uma vez que eu descubra a composição química das amostras de depósito, posso identificar sua origem vulcânica.
Nossa descoberta: O Archaeos Tuff
Durante a expedição, nosso grupo de pesquisadores descobriu uma espessa camada de pedra-pomes branca em vários locais, em várias bacias diferentes. A bordo bioestratigrafia datou cada ocorrência da camada com a mesma idade: entre 510.000 e 530.000 anos atrás. Correlações geoquímicas sugeriram que a composição era a mesma em todos os furos de perfuração também.
Encontrar a mesma camada nessas bacias permite que nossa equipe de pesquisa modele o quão grande a erupção que a causou pode ter sido. Usamos dados sísmicos coletados durante a expedição para determinar que o volume total do sedimento vulcânico é de cerca de 21 milhas cúbicas (90 quilômetros cúbicos), com espessuras de até 490 pés (150 metros) em alguns lugares. Além disso, determinamos que essa camada de rocha vulcânica estava espalhada por 1.100 milhas quadradas (3.000 quilômetros quadrados) dessa região no sul do Mar Egeu.
Nossa equipe nomeou esse depósito de Archaeos Tuff, da palavra grega arqueia para antigo. O nome reflete a origem grega da rocha, bem como o fato de que ela era significativamente mais antiga do que grande parte da atividade vulcânica que conhecemos em terra.
Com base nas características do Archaeos Tuff, podemos entender a natureza da erupção vulcânica que o formou. Sua espessura e distribuição por uma ampla área sugerem que o Archaeos Tuff é o resultado de uma única erupção de alta intensidade. As numerosas vesículas, ou pequenos buracos, na rocha indicam que uma grande quantidade de gás foi liberada ao mesmo tempo que o magma líquido. Essas pequenas bolhas de gás pintam um quadro de uma erupção poderosa na qual uma grande quantidade de gás volátil foi liberada muito rapidamente.
No entanto, apesar de seu tamanho e ferocidade evidentes, essa erupção não se correlacionou com nenhum depósito terrestre conhecido anteriormente ou grandes erupções. A relativa falta de material terrestre sugere uma erupção principalmente submarina. Uma vez que soubemos o que estávamos procurando, nossa equipe foi capaz de combinar nossa recém-descoberta camada de sedimento vulcânico em alto mar a alguns pequenos depósitos terrestres não correlacionados anteriormente nas ilhas de Santorini, Christiana e Anafi. A presença desses depósitos indica alguma violação da superfície do mar durante a erupção, o que novamente se encaixa em nossa imagem de uma erupção energética.
Estudos posteriores da composição e idade do Archaeos Tuff confirmaram a natureza única do depósito rochoso deixado por esta erupção. Com base nos dados que coletamos, nossa equipe acredita que o Archaeos Tuff é o resultado de uma erupção seis vezes maior do que a erupção minoica da Idade do Bronze, deixando para trás depósitos rochosos 30 vezes mais espessos. A presença de um depósito vulcânico tão grande nos diz que o Arco Vulcânico do Egeu Meridional é mais capaz de produzir grandes erupções vulcânicas submarinas do que os cientistas reconheciam anteriormente.
Identificar o Archaeos Tuff expande o que sabemos sobre processos vulcânicos no sul do Mar Egeu. Ele sugere uma propensão maior para vulcanismo submarino perigoso do que se imaginava anteriormente — e que as autoridades precisam reavaliar os riscos vulcânicos para a população ao redor.
