Estudo mostra que o hotspot havaiano esquentou 250 °C em 47 milhões de anos

Algo muito abaixo do Havaí vem aquecendo há quase 50 milhões de anos - justamente quando os cientistas imaginavam que deveria ocorrer o contrário.

Um novo estudo concluiu que o hotspot havaiano, a fonte profunda de rocha derretida que construiu a cadeia de ilhas, ficou cerca de 250 °C (450 °F) mais quente ao longo dos últimos 47 milhões de anos.

Esse resultado vira de cabeça para baixo uma ideia antiga sobre hotspots. Por muito tempo, presumiu-se que esses “motores” vulcânicos começavam extremamente quentes e, à medida que envelheciam, iam arrefecendo.

No caso do Havaí, porém, o hotspot parece estar a ganhar força.

O aumento de calor também pode ajudar a resolver um enigma que intriga geólogos há anos: por que alguns vulcões havaianos cresceram até se tornarem gigantes, enquanto outros permaneceram relativamente pequenos.

Os dados indicam que a temperatura pode ser o fator decisivo. Quanto mais quente a rocha que alimenta um vulcão, maior tende a ser o vulcão no fim.

Hotspot havaiano quebra as regras

Durante muito tempo, os geólogos trabalharam com uma hipótese “arrumada”: um hotspot teria uma fase inicial de intensa atividade, manter-se-ia muito quente por mais de um milhão de anos e, depois, arrefeceria até se extinguir à medida que a sua energia térmica se esgotasse.

Michael Garcia, professor emérito de ciências da Terra na University of Hawai’i at Mānoa (UH Mānoa), decidiu colocar essa narrativa à prova.

Para isso, Garcia e a sua equipa analisaram a sequência de vulcões deixada para trás pelo Havaí, procurando entender por que eles variam tanto de tamanho.

A Cadeia (ou Dorsal) Havaiana estende-se por cerca de 3.510 km (2.180 milhas) e reúne 65 vulcões, alinhados por ordem de idade.

Cada um deles se formou à medida que a Placa do Pacífico avançava lentamente para noroeste, passando sobre a mesma pluma do manto considerada fixa. Essa coluna de rocha quente sobe desde o interior profundo da Terra.

Ao longo dessa cadeia, o volume de lava produzido por vulcão varia por um fator de 100.

Isso significa que, em certos períodos, a pluma forneceu muito mais magma do que em outros - e a causa dessa oscilação ainda não estava claramente estabelecida.

Cristais antigos revelam o calor

Para resolver a questão, a equipa precisava estimar a temperatura da lava no momento em que ela se formou, ainda em grande profundidade no manto.

Com esse objetivo, os pesquisadores desenvolveram um novo geotermómetro: um método capaz de inferir esse calor original a partir da química das rochas já arrefecidas.

O elemento central é a olivina, um mineral verde que cristaliza cedo enquanto o magma sobe.

Quanto mais quente está o magma quando o cristal se forma, mais magnésio ele incorpora. Assim, a composição química da olivina preserva um registo da temperatura daquele momento.

Um padrão claro aparece

Usar a olivina para estimar a temperatura do manto não é novidade, e estudos anteriores já haviam demonstrado essa relação.

O que a equipa de Garcia fez foi aperfeiçoar a abordagem e aplicá-la ao longo de toda a extensão da cadeia, analisando lava solidificada de 16 vulcões.

Ao combinar essas estimativas de temperatura com mapas do fundo do mar, os cientistas puderam comparar o “calor” de cada vulcão com o seu tamanho. Com o passar do tempo, as temperaturas aumentaram - e o tamanho dos vulcões aumentou junto.

“Foi uma grande surpresa encontrar uma correlação tão forte e direta entre as temperaturas do manto e o tamanho dos vulcões”, disse Garcia.

Antes disso, a equipa tinha considerado três outras explicações para as grandes variações de tamanho.

Em teoria, uma placa mais fina sobre a pluma, uma placa a deslocar-se mais depressa ou uma fonte de magma mais rica poderiam aumentar a quantidade de lava eruptiva. No entanto, nenhuma dessas hipóteses correspondeu ao registo observado.

Dois picos de calor construíram gigantes

O aquecimento não ocorreu como uma subida uniforme e contínua. O registo mostra dois picos distintos - e cada um deles coincidiu com a formação de um gigante.

O primeiro pico, entre 14 e 20 milhões de anos atrás, deu origem ao Pūhāhonu, um vulcão havaiano maioritariamente submerso a noroeste das ilhas principais.

Um estudo de 2020 do mesmo grupo descreveu-o como o maior vulcão-escudo formado em qualquer lugar da Terra nos últimos 60 milhões de anos. Um vulcão-escudo é uma montanha ampla, de inclinação suave, construída por fluxos de lava.

O Pūhāhonu tem quase o dobro do tamanho do Mauna Loa, o gigante ativo da Ilha Grande do Havaí, por muito tempo considerado o maior. A sua lava veio do derretimento mais quente já medido em rochas jovens do fundo oceânico.

O segundo pico começou nos últimos seis milhões de anos e segue até hoje. Foi ele que elevou as ilhas principais do Havaí, onde as pessoas vivem atualmente, e continua a alimentar erupções no Kilauea, na Ilha Grande.

O calor pode vir de baixo

O que impulsiona esse aquecimento de longo prazo é menos certo. A equipa de Garcia suspeita que o calor adicional venha de material denso e quente a deslocar-se pelo manto inferior, perto do limite com o núcleo da Terra.

Essa hipótese encaixa-se num quadro mais amplo que outros pesquisadores vêm a construir. Um artigo separado rastreou parte da antiga pluma havaiana até o manto inferior.

O resultado sugere que o sistema se estende muito mais para baixo do que os vulcões à superfície deixam transparecer.

A nova ferramenta também oferece aos geólogos um modo de ler essa história “oculta” em rochas que já estão guardadas em coleções.

“O desenvolvimento do novo geotermómetro permite compreender melhor a história dos vulcões e por que alguns são maiores do que outros”, disse Garcia.

Repensando a história vulcânica do Havaí

Antes deste estudo, não havia uma causa consensual para as diferenças de tamanho ao longo da cadeia havaiana, e muitos pesquisadores assumiam que a pluma estava a perder intensidade.

Esse cenário deixa de se sustentar. Agora, o calor parece ser o principal fator a determinar quais vulcões havaianos crescem mais - e a fonte, em vez de enfraquecer, aparenta fortalecer-se.

Isso altera a forma como os cientistas interpretam todo o registo do Havaí. Além disso, fornece um “termómetro” que pode ser aplicado a outros hotspots e a lavas antigas pelo mundo.

O mesmo método pode ajudar a explicar por que vulcões de outras regiões atingiram determinados tamanhos e como as plumas profundas que os alimentam se comportam ao longo de milhões de anos.

Crédito da imagem: foto do USGS por T. Paladino.