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A ciência por trás dos anéis de fumaça vulcânica

A ciência por trás dos anéis de fumaça vulcânica


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É inacreditável pensar em um vulcão fazendo truques de festa. Mas existem alguns vulcões, como o vulcão Yasur em Vanuatu, que podem literalmente explodir anéis de fumaça.

A visão é realmente encantadora, e se você fosse tirar uma foto, as pessoas provavelmente pensariam que foi photoshopado. Mas esse fenômeno é muito real e levanta questões sobre suas causas.

Anéis de fumaça foram observados em muitos vulcões ao redor do mundo, mas o segredo sobre seu mecanismo só agora está sendo desvendado.

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Vulcões são aberturas na crosta terrestre que servem como uma saída para o escape de magma e gases. O magma varia em viscosidade com base em fatores como temperatura, teor de sílica e quantidade de gases dissolvidos.

Esses fatores não apenas determinam se o magma fluirá livremente ou terá mais resistência (viscosidade). Ele também determina se os gases condensados ​​serão capazes de escapar do magma e formar anéis de fumaça.

Vamos dar uma olhada rápida em nosso conhecimento sobre vulcões e tentar entender o que acontece com esses gases aprisionados dentro da boca de um vulcão.

Como os vulcões se formam?

Acabou 1500 vulcões ativos na Terra e, possivelmente, mais sob os oceanos. Alguns cientistas acreditam que 80 por cento das erupções vulcânicas na Terra ocorrem no oceano.

Havaí, Alasca, Califórnia, Oregon e Washington hospedam a grande maioria dos vulcões nos EUA.

Existem diferentes maneiras de definir um vulcão ativo, mas geralmente, um vulcão é conhecido como ativo se teve pelo menos uma erupção nos últimos 10.000 anos.

Pode ser difícil imaginar, dada a violência de uma erupção, mas a maioria dos vulcões se forma em um processo lento. Esses vulcões se formam quando o magma de dentro do manto superior da Terra chega à superfície. Uma vez na superfície, emerge para formar fluxos de lava e depósitos de cinzas.

Os vulcões se formam ao longo de muitos ciclos dessas erupções. A lava esfria depois de entrar em contato com o ar, que eventualmente endurece em camadas que formam o vulcão. Esse processo ocorre repetidamente ao longo de milhares de anos e, com o tempo, conforme o vulcão continua a entrar em erupção, ele freqüentemente se torna cada vez maior.

O que causa erupções vulcânicas?

O magma sobe do manto quando se derrete. Isso pode ser provocado por placas tectônicas se separando ou empurrando umas contra as outras, ou em 'pontos quentes' onde a crosta terrestre é fina.

O magma, que é relativamente leve, sobe para a superfície e finalmente escapa por aberturas vulcânicas. As erupções explosivas nas quais frequentemente pensamos quando ouvimos a palavra erupção acontecem com pouca frequência e em tipos específicos de vulcões.

Isso ocorre quando a pressão fica muito alta. Também pode acontecer quando o magma entra em contato com a água. O vapor formado como resultado é suficiente para dar ao vulcão a pressão necessária para entrar em erupção.

Mas nem todos os vulcões entram em erupção. Os que o fazem são conhecidos como vulcões ativos.

Esses vulcões são objeto de muitas pesquisas e levantamentos, apesar dos desafios e perigos óbvios.

Quais são os diferentes tipos de vulcões?

Existem diferentes tipos de vulcões. Os mais simples são os cones de cinza. Eles ocorrem quando partículas e bolhas de lava são ejetadas de uma abertura vulcânica. Com o tempo, isso forma um cone circular ou oval, geralmente com uma cratera em forma de tigela no topo. Vulcões de cone de cinzas tendem a ser curtos, crescendo apenas cerca de 300 metros de altura.

Compostos ou estratovulcões são algumas das montanhas mais conhecidas do mundo: o Monte Rainier e o Monte Fuji são ambos estratovulcões. Nesses vulcões, o magma das profundezas da Terra é canalizado para a superfície. A lava chega à superfície através de aberturas ou fissuras e forma cones com lados íngremes. Vulcões compostos podem explodir violentamente e causar erupção de vapor, cinzas e rochas em vez de magma. Este tipo de erupção é conhecido coletivamente como fluxo piroclástico.

Vulcões em escudo, por outro lado, têm declives suaves. As erupções desses vulcões são mais frequentes, mas normalmente não explosivas. Seu magma tem baixa viscosidade, por isso pode viajar grandes distâncias descendo as encostas rasas do vulcão. Esses vulcões se acumulam lentamente com o tempo, com centenas de erupções, criando muitas camadas, em vez de explodir catastroficamente. O Monte Kilauea no Havaí é um vulcão em escudo.

Alguns vulcões formam cúpulas de lava. São formados por pequenas massas de lava, com alta viscosidade e acidez, que se acumulam sobre e ao redor do respiradouro. A cúpula cresce conforme a lava interna se expande. Os domos de lava podem explodir violentamente, liberando uma grande quantidade de rocha quente e cinzas. Um exemplo de um vulcão em cúpula é Puy de Dome, na França.

Erupções de todos os tipos são prejudiciais à vida, embora algumas, como as erupções explosivas, tenham um poder mais destrutivo. Embora as erupções sejam um tópico estimulante para estudar, anéis de fumaça geralmente acontecem quando nenhuma erupção está ocorrendo.

Explicando os anéis de fumaça

Uma teoria de Boris Behncke, vulcanologista do Instituto Nacional de Geofísica e Vulcanologia da Itália, diz que esses anéis não são, na verdade, fumaça, mas vapor de água e outros gases comprimidos.

Os anéis de fumaça são difíceis de estudar, pois desaparecem rapidamente na atmosfera. Uma provável explicação do anel de fumaça foi encontrada por um grupo de cientistas liderado por Fabio Pulvirenti. Pulvirenti é membro sênior do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.

A abordagem desse grupo foi bastante radical. Eles aceitaram que estudar esse fenômeno com equipamentos físicos seria difícil, devido à sua raridade. Em vez disso, eles criaram simulações em um computador.

Eles alimentaram os vários parâmetros dos anéis de fumaça vulcânica, como velocidade, altura e tempo de resfriamento em um programa de computador. Este programa foi baseado em conceitos teóricos da mecânica dos fluidos que definiram como os gases interagiam com o magma e a física de formação de vórtices.

Em seguida, eles variaram os parâmetros que poderiam afetar a formação do anel de fumaça. Eles descobriram que mudar a pressão e a geometria do respiradouro para valores particulares levava ao aparecimento e desaparecimento de anéis de fumaça.

Na simulação, gases condensados, predominantemente vapor de água, escaparam do magma e foram impulsionados pela abertura do vulcão. Esse vapor vulcânico, que é mais quente e menos denso que o ar ao redor, sobe e começa a se expandir.

O mecanismo é semelhante ao que acontece na boca do fumante quando ele sopra anéis de fumaça. Foi estabelecido que o vulcão precisa ter uma abertura razoavelmente estreita para que os anéis se formem.

Mas o mistério não termina aí.

Por que esses vulcões não sopram sempre anéis de fumaça?

A pergunta certa, então, não é como eles acontecem, mas por que não acontecem na maioria das vezes quando as condições são atendidas. E a resposta provável é bastante simples: vento.

Os ventos rápidos não permitem que os anéis de fumaça se formem, ou pelo menos eles não são grandes o suficiente para serem observados.

Empacotando

Os primeiros metafísicos e cientistas desenvolveram a compreensão que temos hoje do mundo observando a natureza. Hoje, vemos uma desconexão entre nossos pesquisadores e a natureza.

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Ao mesmo tempo, a tecnologia e os métodos de pesquisa que usamos hoje são cruciais para nossa compreensão da natureza, conforme demonstrado pela equipe da Pulvirenti.

A escolha entre os dois sempre será um dilema para os cientistas. E eles precisam encontrar um equilíbrio para fazer um trabalho verdadeiramente inspirador.

O estudo mostra que não importa o quão avançada a tecnologia fique, a natureza sempre terá uma ou duas coisas para nos ensinar.


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