Um monstro de magma do fundo do mar, Axial Seamount, faz uma varredura corporal

Os dados da missão também podem ajudar os cientistas a entender melhor por que Axial parece estar respirando. Quando o magma está subindo à superfície, os vulcões tendem a se inflar, e Axial não é exceção.

monte submarino axial, montanha vulcânica, axial, langseth, costa oregonEm uma imagem fornecida pela Oregon State University, CIMRS, a caldeira e as zonas de fenda do Monte Submarino Axial na costa de Oregon, representadas como uma visão oblíqua 3D gerada por computador usando a batimetria do fundo do mar. A zona vermelha é a área mais rasa, e os azuis e roxos têm até 2 milhas de profundidade. Os cientistas embarcaram em uma expedição perigosa para criar as primeiras imagens 3D do Monte Submarino Axial, um vulcão subaquático nas profundezas do Oceano Pacífico. (Susan Merle, Oregon State University, CIMRS via The New York Times)

Neste verão, o navio de pesquisa de 235 pés Marcus G Langseth partiu para o oceano ao largo do noroeste do Pacífico. Atrás do navio estavam quatro serpentes eletrônicas, cada uma com 5 milhas de comprimento. Esses cabos foram adornados com instrumentos científicos capazes de perscrutar o coração pulsante de um monstro uma milha abaixo das ondas: Axial Seamount, uma montanha vulcânica.

A tripulação do navio tinha um imperativo primordial: não deixe os cabos ficarem emaranhados. Se o fizeram, o jogo acabou, disse Sam Mitchell, um vulcanologista submarino que se juntou à viagem.

A nave pertence à National Science Foundation e é operada pelo Observatório Terrestre Lamont-Doherty da Universidade de Columbia. Os cientistas a bordo passaram 33 dias em julho e agosto na esperança de criar mapas 3D das lagoas magmáticas e caminhos em um vulcão submarino ativo individual pela primeira vez. Se os pesquisadores tivessem sucesso, eles forneceriam uma visão de um vulcão hiperativo que nunca tinha sido visto.



Mapear a anatomia interna de Axial também melhoraria a compreensão dos cientistas sobre os vulcões subaquáticos do mundo, muitos dos quais ainda aguardam para serem descobertos. O navio tinha que ser dirigido com cuidado e não poderia ser interrompido abruptamente, ou então os cabos poderiam se acomodar, derivar e ficar emaranhados.

Perto do final do mês de Langseth no mar, um dos cabos quebrou. Cientistas no fundo do casco da nave viram vários monitores ficarem pretos. Os dados de GPS do cabo indicavam que ele definitivamente não estava onde deveria estar.

O Axial Seamount fica a 300 milhas da costa de Oregon. Os cientistas há muito tinham indícios de sua vasta escala, mas após o trabalho de sonar da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional no início dos anos 1980, a lâmpada se acendeu: Uau, há um grande vulcão aqui fora, disse Bill Chadwick, geólogo do fundo do mar em Oregon Hatfield Marine Science Center da State University, que não esteve envolvido na expedição.

Em uma imagem fornecida por Sam Mitchell, técnicos marinhos e observadores de espécies protegidas ficam de olho nos monitores do laboratório principal a bordo do navio de pesquisa Langseth. Os cientistas embarcaram em uma expedição perigosa para criar as primeiras imagens 3D internas do Monte Submarino Axial, um vulcão subaquático nas profundezas do Oceano Pacífico. (Sam Mitchell via The New York Times)

A base do vulcão cobriria toda a cidade de Austin, Texas, disse Adrien Arnulf, um sismólogo da Universidade do Texas, o principal investigador da expedição.

Está longe de ser o maior vulcão do mundo, mas as paredes do caldeirão em forma de ferradura no pico de Axial são tão altas quanto os pilares da Ponte Golden Gate. O principal reservatório de magma do vulcão tem dois terços do comprimento de Manhattan, a mesma largura e é mais alto do que qualquer edifício na cidade.

Axial também é, vulcanologicamente falando, nenhum violeta encolhido.

Ao longo do tempo geológico, uma pluma de manto estacionária abaixo da placa tectônica do Pacífico em movimento criou uma linha de vulcões submarinos de 1.120 milhas, conhecida como cadeia de montes submarinos Cobb-Eickelberg. Axial, o membro mais jovem da rede, está atualmente sentado em cima desse ponto quente.

O vulcão também fica montado na dorsal meso-oceânica que separa a placa do Pacífico a oeste e a placa Juan de Fuca a leste. Essas placas estão se afastando. Cumes como essa são o berço da crosta oceânica; a rocha derretida sobe das profundezas da Terra até o fundo do mar, criando uma profusa atividade vulcânica.

Esse poder duplo da pluma e da crista móvel ajuda a tornar Axial o vulcão submarino mais ativo da região. Estava entrando em erupção muito antes de os humanos perceberem. Até agora, três erupções - em 1998, 2011 e 2015 - foram documentadas conforme ocorreram.

Axial é remoto e profundo o suficiente para nunca causar danos a alguém, disse Ken Rubin, vulcanologista da Universidade do Havaí em Honolulu. Mas uma melhor compreensão do Axial ajudará a diminuir os perigos em outros vulcões que apresentam riscos. Isso inclui o vulcão Kilauea do Havaí, uma verdadeira fábrica de lava perto de muitas pessoas, e Anak Krakatau, na Indonésia, que mostrou como vulcões que crescem no mar podem desencadear megatsunamis mortais.

A hiperatividade e proximidade de Axial com o continente tornam-no um dos vulcões submarinos mais exaustivamente pesquisados ​​e monitorados do mundo. Ele tem sido observado por navios, visitado de perto por humanos em submersíveis e mergulhadores robôs autônomos e, desde o final de 2014, continuamente monitorado por uma rede de observatórios subaquáticos conhecida como Array Cabled.

O diabo está nos detalhes

A superfície de Axial foi exaustivamente estudada, mas o que está abaixo permanece muito mais ambíguo, disse Annie Kell, sismóloga da Universidade de Nevada, Reno, que fez parte do esforço de pesquisa.

A única maneira de entender o que acontece quando um vulcão entra em erupção é espiar dentro dele. A varredura sísmica anterior e a escuta de tremores geológicos produziram seções transversais 2D de partes de Axial, identificando características-chave como falhas, conduítes e reservatórios de magma primários e menores.

Como os médicos, os vulcanologistas estariam em melhor posição para entender o Axial se todos os seus órgãos vulcânicos, veias magmáticas e ossos geológicos pudessem ser precisamente visualizados e colocados em 3D verdadeiro - o que é mais fácil falar do que fazer.

Hoje em dia, fazer uma tomografia computadorizada geológica a um vulcão terrestre é relativamente rotineiro. Não é assim para aqueles que estão debaixo d'água. Sua inacessibilidade significa que apenas parte do East Pacific Rise, uma seção de outra dorsal meso-oceânica, foi submetida ao tipo de escrutínio sísmico que o interior de Axial está recebendo, disse Rubin.

monte submarino axial, montanha vulcânica, axial, langseth, costa oregonEm uma imagem fornecida por Sam Mitchell, Victoire Lucas, uma estudante da Université de Bretagne Occidentale, na França, fica de olho nos carretéis sendo usados ​​para implantar cabos do navio de pesquisa Marcus G. Langseth no oceano ao largo do noroeste do Pacífico. Esses cabos foram adornados com instrumentos científicos capazes de perscrutar o coração pulsante de um monstro uma milha abaixo das ondas: Axial Seamount, uma montanha vulcânica. (Sam Mitchell via The New York Times)

A chave para a missão era uma coleção de canhões de ar pneumáticos, cujas barragens de ar pressurizado criavam pulsos acústicos. Esses pulsos saltaram dentro do Axial antes de voltar para um dos muitos receptores nesses cabos, cada um deles se distanciando do próprio ruído da nave para obter leituras precisas.

Essas ondas migram através da subsuperfície de maneira diferente, dependendo das propriedades da rocha que encontram. Esse comportamento permite que os cientistas descubram o que está presente no Axial, bem como o quão fundido ou sólido é cada um de seus órgãos magmáticos.

E com o conjunto de sensores mais expansivo e bem equipado de Marcus G. Langseth, os cientistas obteriam sua visão 3D em um submarino submarino ativo pela primeira vez.

Orando para Poseidon

Enquanto a nave orbitava acima de Axial, 50 cientistas, estudantes, técnicos e tripulantes se certificavam de que tudo estava ocorrendo de acordo com o planejado.

Os dados foram transmitidos, mas os cientistas tiveram que se revezar observando as telas para garantir que tudo continuasse ininterrupto.

Você mal vê o sol, porque costuma estar no casco do barco, disse Arnulf. O espaçamento era esperado de vez em quando.

Cada um desempenhou o seu papel, mas nem sempre a sorte esteve do seu lado. Esse cabo rompido, talvez causado pela tremenda tensão física sob o qual e os outros componentes dos sensores da nave estavam frequentemente sob, forneceu uma dose indesejada de perigo.

Foi um dia muito tenso, acrescentou Mitchell.

Felizmente, o cabo foi encontrado agarrado, de alguma forma ainda preso à nave. Por não poder ser consertado no mar, a equipe teve que terminar a missão com apenas três cabos.

Em outro ponto, o motor decidiu ter um ataque, exigindo que a equipe desligasse todo o navio e passasse as 18 horas seguintes enrolando cuidadosamente os quatro cabos de 55 toneladas de volta ao navio. O motor foi consertado em uma hora, mas desenrolar as linhas novamente exigiu outro dia. Isso roubou dois dias do cruzeiro.

Kell, optando por ficar em terra com seus filhos, deu apoio à missão do Langseth e compartilhou os momentos de perigo tecnológico da tripulação.

monte submarino axial, montanha vulcânica, axial, langseth, costa oregonEm uma imagem fornecida por Steffen Saustrup, os técnicos a bordo e Michelle Lee, uma estudante do Observatório Terrestre Lamont-Doherty da Universidade de Columbia, no centro, mantêm registros dos instrumentos adicionados aos cabos durante a implantação da matriz sísmica 3D a partir de uma pesquisa navio no Oceano Pacífico. Os cientistas embarcaram em uma expedição perigosa para criar as primeiras imagens 3D internas do Monte Submarino Axial, um vulcão subaquático nas profundezas do Oceano Pacífico. (Steffen Saustrup pelo The New York Times)

Com esse tipo de expedição, há tanta coisa em jogo que, disse ela, você tem que canalizar uma paz interior, mesmo que seus nervos estejam tipo, ‘Meu Deus, isso está prestes a cair pela janela!’

Arnulf estava mais indiferente. Acho que nunca estive em um cruzeiro em que tudo corresse bem, disse ele. Você está sempre perdendo instrumentos.

Para a maioria dos alunos, foi a primeira vez no mar, por isso era importante mantê-los entretidos, disse Mitchell.

Muitas apostas foram feitas em coisas ridículas, como quantos ovos foram trazidos a bordo (2.880) ou quantas molas havia em um único canhão de ar (24).

Entre os turnos, as pessoas concluíam teses, escreviam trabalhos, liam livros. Arnulf, treinando para eventos esportivos radicais em terra, passou uma boa quantidade de tempo na academia.

A curiosidade matou o cruzeiro

Problemas técnicos não eram tudo com que a equipe precisava se preocupar. A vida selvagem local, como baleias-comuns, golfinhos, tubarões e peixes-lua, tinha o potencial de atrapalhar a expedição.

Oficiais no convés ficavam atentos a intrusos aquáticos enquanto usavam hidrofones para ouvir debaixo d'água. Os mamíferos marinhos dependem de comunicações acústicas, portanto, se algum deles chegasse a 3.300 pés do navio, o equipamento sísmico em expansão teria que ser desligado.

Criaturas mais jovens acionavam o desligamento de todo o equipamento se fossem vistas a qualquer distância. Para uma baleia azul infantil, os pulsos feitos pelo arranjo do navio seriam como gritos em seu ouvido.

Esses oficiais, compreensivelmente, tinham muito poder de parar a ciência. Muitas coisas podem comprometer a missão, mas Mitchell disse que era surreal pensar que cinco anos de preparação poderiam ser anulados por um bebê baleia persistentemente curioso se recusando a deixar o navio.

Costurando uma obra-prima

Apesar de alguns momentos de caos, a viagem atingiu seu objetivo. Com a expedição concluída, os cientistas estão investigando todas as fatias sísmicas de Langseth e juntando todos os dados para formar uma visão 3D adequada das entranhas de Axial.

Os telhados das câmaras magmáticas primária e secundária podem ser vistos claramente em três dimensões.

Suas complexidades estão se tornando claras: várias placas horizontais de magma, conhecidas como peitoris, passam pela subsuperfície. Um campo previamente descoberto de fontes hidrotermais, algumas tão altas quanto edifícios, foi encontrado acima de um terceiro depósito de magma recém-identificado.

À medida que aprendem mais sobre o que a tripulação do Langseth descobriu, os cientistas podem entender melhor outros vulcões, especialmente aqueles escondidos no fundo do mar.

Uma fração significativa do vulcanismo da Terra ocorre em lugares como Axial, disse Rubin, referindo-se às dorsais meso-oceânicas, que coletivamente representam uma espinha de vulcanismo que se estende por cerca de 40.000 milhas ao redor do mundo.

Mas não será fácil terminar este trabalho. Anos de processamento e análise estão à frente.

Há realmente uma ciência e uma arte no processamento e interpretação de dados sísmicos, disse Jackie Caplan-Auerbach, sismologista e vulcanologista da Western Washington University. Em comparação com perfis 2D, os dados sísmicos 3D são uma ordem de magnitude mais desafiadora.

Os dados da missão também podem ajudar os cientistas a entender melhor por que Axial parece estar respirando. Quando o magma está subindo à superfície, os vulcões tendem a se inflar, e Axial não é exceção. Usando um arranjo especial de sensores de pressão sob as ondas, Chadwick e seus colegas descobriram que, se Axial não estiver em erupção, está se reinflando.

Logo após o término de uma erupção, o vulcão imediatamente começa a se reabastecer para a próxima, chegando aproximadamente ao mesmo nível antes de explodir. A próxima erupção está prevista para ser em 2020 ou 2021. Quer os cientistas alcancem ou não esse truque de previsão, esses ciclos de inflação e erupção farão mais sentido quando os depósitos de magma de Axial entrarem em foco.

A deformação da superfície é uma das principais formas de monitoramento de vulcões de todos os tipos, desde o explosivo Monte St. Helens, no estado de Washington, até o efusivo Mauna Loa, no Havaí. Com um modelo mais holístico de Axial e seu comportamento em forma de balão, os cientistas podem entender melhor ou identificar os precursores das erupções nesses vulcões também.