Os registos históricos da erupção do vulcão Etna, em Itália, mostram que o mesmo vulcão pode entrar em erupção através de canais subterrâneos completamente diferentes, subvertendo a compreensão tradicional da comunidade geológica sobre a estabilidade consistente do "sistema de condutas" dentro do vulcão.Um estudo recente liderado pela Universidade Cornell, nos Estados Unidos, reconstruiu o processo de atividade do magma subterrâneo de duas grandes erupções do Monte Etna e descobriu que o seu "sistema de gasodutos" interno foi impulsionado por mecanismos completamente diferentes em diferentes períodos históricos. Espera-se que este resultado forneça meios técnicos mais sofisticados para futuras avaliações de risco de erupções vulcânicas.
A equipe de pesquisa apontou que o “sistema de dutos” dentro de um vulcão geralmente se estende profundamente no subsolo e forma uma rede altamente complexa. Mesmo para o mesmo vulcão, o seu magma pode subir por caminhos completamente diferentes e libertar pressão durante diferentes erupções. Este projeto colaborativo, liderado por Esteban Gazel, professor catedrático Charles N. Melos do Departamento de Ciências da Terra e Atmosféricas da Universidade Cornell, escolheu o vulcão Etna, que tem uma estrutura relativamente "simples" e é dominado por matéria volátil, como objeto, e analisou sistematicamente amostras de cristais de magma de duas erupções representativas deste vulcão no passado.
Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Geochemistry, Geophysics, Geosystems. O primeiro autor do artigo é Maxim Gavrilenko, ex-pesquisador de pós-doutorado na Universidade Cornell. Gazelle há muito se interessa pelos mecanismos das erupções vulcânicas, especialmente quais fatores desencadeiam erupções explosivas violentas e o papel dominante que diferentes componentes voláteis desempenham neste processo.
A equipe de pesquisa enfatizou que o fato de uma erupção vulcânica ser explosiva está intimamente relacionado à viscosidade do magma e à quantidade e distribuição dos gases voláteis contidos no magma. Gazelle usou como analogia uma bebida gaseificada: se você abrir uma garrafa de refrigerante que não foi agitada, ela esvaziará suavemente; mas se você agitar violentamente e depois abrir a garrafa, as bolhas na garrafa se separarão e se expandirão rapidamente, causando uma erupção violenta. O processo de erupção de um vulcão é até certo ponto semelhante a este.
Água e dióxido de carbono são os dois componentes voláteis mais importantes do magma vulcânico. A comunidade geológica há muito considera a água como o principal componente volátil que domina o comportamento das erupções vulcânicas. No entanto, a equipa de investigação do Gazelle propôs num estudo de 2023 que o dióxido de carbono também pode desencadear diretamente erupções explosivas. Esta conclusão vem do seu novo método de utilização da espectroscopia Raman para analisar pequenas bolhas em cristais de magma.
Usando a espectroscopia Raman, os pesquisadores conseguiram medir a densidade de dióxido de carbono de bolhas de tamanho micrométrico dentro de inclusões cristalinas no magma, que têm apenas cerca de um por cento a um décimo da espessura de um fio de cabelo humano. Gavrilenko disse que depois de obter a densidade do dióxido de carbono, a equipe converteu-a em pressão usando a equação de estado e, em seguida, calculou a profundidade do magma a partir da pressão, reconstruindo assim a estrutura tridimensional do sistema de tubos internos do vulcão com uma precisão sem precedentes.
Neste estudo, a equipe aplicou esta tecnologia a duas importantes erupções do Monte Etna. Os resultados mostraram que o mesmo vulcão pode liberar magma e gás através de “canais” completamente diferentes em diferentes períodos históricos. Uma das erupções que ocorreram em 122 aC foi extremamente grande. A composição do magma pertencia à categoria máfica de baixa viscosidade, e o tipo de erupção foi classificado como "Pliniano" - este é o grau de erupção mais violento que leva o nome de Plínio, o Velho, o registrador da erupção do Monte Vesúvio em 79 DC.
Para obter amostras de alta qualidade, os colaboradores de pesquisa Terry Plank e Bruce Houghton se aprofundaram no campo do vulcão Etna para realizar amostragens sistemáticas e conduziram análises de sequência e medições finas de cristais de magma. Os dados mostram que durante este evento em 122 a.C., o magma inicialmente subiu lentamente de uma profundidade de cerca de 22 quilómetros e estagnou num nível raso 2 a 5 quilómetros acima da superfície durante várias semanas, durante as quais perdeu gradualmente algum gás e finalmente desencadeou uma erupção.
A equipe então comparou os novos dados com amostras de outra erupção anterior, o evento Fall Stratified, há cerca de 4.000 anos. Os resultados mostram que o processo de ascensão do magma neste último é completamente diferente: o magma flui rapidamente de uma camada mais profunda do manto, de cerca de 24 a 30 quilómetros, para a superfície, completando a sua ascensão e entrando em erupção em apenas algumas horas. A principal força motriz vem da concentração significativamente maior de dióxido de carbono no magma.
Gazelle destacou que existem diferenças óbvias na composição dos componentes voláteis entre os diferentes vulcões: alguns vulcões localizados em ilhas oceânicas são dominados por altas concentrações de dióxido de carbono, enquanto vulcões em zonas de subducção são mais controlados pelo conteúdo de água. O Monte Etna é um dos poucos vulcões especiais onde dois voláteis, água e magma, “competem pelo domínio”. Os resultados da investigação mostram que quando a concentração de dióxido de carbono excede um certo limiar, a erupção começará rapidamente a partir de profundezas mais profundas e explodirá num curto período de tempo; quando a influência da água é mais forte, o processo de erupção é controlado principalmente pela estrutura rasa, e o magma estagnará perto da superfície, desgaseificando-se e depois entrará em erupção.
Atualmente, a equipe do Gazelle está aplicando o mesmo método a muitos vulcões no Chile, no Havaí e em outras regiões, na esperança de construir uma gama mais ampla de modelos finos de tubos internos em vulcões. Ele disse que idealmente, este tipo de análise deveria ser realizada em todos os vulcões do mundo, porque estes dados básicos são cruciais para estabelecer modelos físicos de erupções e melhorar o sistema de avaliação de risco de perigo vulcânico.
Além do seu valor científico, o Etna também é interessante a nível cultural. É considerado na mitologia grega antiga como o local de sepultamento dos gigantes Tifão e Encélado. Gazelle comparou vividamente os sistemas de tubos subterrâneos das duas erupções a esses dois gigantes míticos: a erupção de Plinian em 122 aC correspondeu a um tubo delgado e sinuoso do "tipo Typhon", enquanto o evento mais antigo foi semelhante a uma estrutura menor do "tipo Enceladus". Ele admitiu que é difícil não se sentir atraído pela história, cultura clássica e comida local enquanto trabalha no Etna.
É relatado que o estudo "Origem Profunda e Lançamento Raso para a Erupção Pliniana Máfica do Etna 122 a.C." (Origem Profunda e Lançamento Raso para a Erupção Pliniana Máfica do Etna 122 a.C.) foi financiado pela National Science Foundation. O artigo foi publicado oficialmente em 2 de junho de 2026 e forneceu modelos teóricos detalhados e dados observacionais, fornecendo referências importantes para futuras pesquisas sobre mecanismos de erupção vulcânica global e avaliação de risco.