Cientistas estão cada vez mais perto de fornecer alertas precoces de erupções vulcânicas

A Península de Reykjanes, no sudoeste da Islândia, é uma das regiões mais populosas do país e também uma das mais vulcanicamente ativas. Em 2024, a tecnologia de deteção desenvolvida pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) foi implantada na região para estudar o movimento do magma subterrâneo e a sua erupção em lava na superfície.

Nova técnica de alerta precoce para erupções vulcânicas

Utilizando dados de uma tecnologia chamada deteção acústica distribuída (DAS, na sigla em inglês), os investigadores desenvolveram um método para emitir alertas até 30 minutos antes de erupções de lava. O estudo demonstra que o DAS pode ser uma ferramenta útil tanto para estudar a atividade vulcânica como para emitir alertas antecipados à população.

A investigação foi conduzida no laboratório de Zhongwen Zhan, professor de geofísica, titular da Cátedra de Liderança Clarence R. Allen e diretor do Laboratório Sismológico do Caltech. O estudo foi publicado na revista Science.

Desde novembro de 2023, a Península de Reykjanes sofreu oito erupções de lava, algumas das quais foram grandes o suficiente para ameaçar a população. Embora a Islândia seja relativamente ativa em termos vulcânicos, investigadores teorizam que esta área em particular pode estar a entrar num período de atividade vulcânica que durará anos.

Os dados DAS como um sistema de alerta precoce

Para estudar isso, Zhan e a sua equipe desenvolveram uma colaboração com cientistas islandeses e a empresa de telecomunicações Ljósleidarinn para implantar sensores DAS na península durante um ano com o objetivo de caracterizar melhor a atividade vulcânica e desenvolver um sistema de alerta precoce para erupções.

"A implantação foi extremamente rápida", disse Jiaxuan Li, autor principal do estudo e ex-investigador de pós-doutoramento no Caltech, que agora é professor adjunto na Universidade de Houston. "Conseguimos implantar o nosso sistema num cabo de fibra óptica de 100 quilómetros em apenas 10 dias após uma grande intrusão de magma a 10 de novembro de 2023. Cerca de um mês depois, registamos a primeira erupção com o nosso sistema. Esta foi uma colaboração internacional significativa com impacto real", disse.

O sistema DAS funciona direcionando lasers para cabos de fibra óptica subterrâneos sem uso (como aqueles que fornecem internet). À medida que as vibrações passam pelo cabo, sejam causadas por um terramoto ou ruído de trânsito, a luz do laser sofre uma mudança de fase. Medir esta mudança de fase dá aos investigadores informações sobre as ondas que passam, o equivalente a uma linha de milhares de sensores sísmicos convencionais.

A atividade vulcânica também causa deformação subterrânea: o solo é esticado e comprimido à medida que o magma sobe de câmaras subterrâneas rasas, onde às vezes acumula pressão suficiente para irromper na superfície através de fendas chamadas diques. O DAS pode medir com precisão o movimento subterrâneo até ao milímetro mais próximo em tempo real, com uma resolução muito maior do que a do GPS ou das imagens de satélite.

Durante um ano, o DAS recolheu dados sobre a atividade vulcânica subterrânea, monitorizando em tempo real como a Terra se expande à medida que o magma se desloca. Utilizando estes dados, a equipa desenvolveu um sistema preliminar de alerta precoce que alertaria o público de 30 minutos a várias horas antes de uma erupção, dependendo da natureza da intrusão de magma.

A sismóloga Vala Hjörleifsdóttir, da Universidade de Reykjavik, e coautora do estudo, estava a trabalhar na Islândia para desenvolver um método de alerta precoce para erupções. Em particular, um local de erupção ativa perto da cidade de Grindavik representou uma ameaça aos seus milhares de habitantes. Quando a equipa do Caltech instalou os sensores DAS, Hjörleifsdóttir trabalhou com eles para identificar sinais nos dados que indicassem uma erupção iminente.

"Um dia, em agosto de 2024, estávamos numa reunião de grupo no Caltech e o meu telefone começou a vibrar com o alerta precoce", diz Li. "Vinte e seis minutos depois, Vala enviou-nos um e-mail a informar que a erupção tinha ocorrido e que eles tinham emitido um alerta de evacuação".

"Este é o sistema vulcânico mais ativo da Islândia", diz Zhan. "Além da necessidade de fornecer alertas antecipados antes de uma erupção, o projeto é cientificamente interessante porque observamos mais eventos de intrusão de magma do que pensávamos originalmente — eventos que não chegam à superfície".

"Há muito trabalho a ser feito, e cada vulcão é diferente, mas o DAS dá-nos uma nova capacidade de ver coisas que não conseguíamos ver antes. O nosso projeto também é um ótimo exemplo do poder da colaboração internacional", disse.

Referência da notícia

Minute-scale dynamics of recurrent dike intrusions in Iceland with fiber-optic geodesy. 24 de abril, 2025. Li, et al.