A maioria das visitas a Yellowstone é para ver gêiseres jorrando em direção ao céu, mas Carol Finn queria ver o que há abaixo deles. Com um levantamento geofísico aéreo, a sua equipe descobriu surpresas que mudaram o que sabemos sobre as feições termais icônicas do parque.
“É realmente o parque mais famoso do mundo.
Sobrevoamos na baixa temporada quando não há visitantes, mas o parque costuma ter um perfil muito alto. Portanto, não poderíamos ter feito isso sem o apoio do Parque Nacional de Yellowstone“, comentou Carol, uma geofísica de pesquisa da U.S. Geological Survey (instituição de serviço geológico dos Estados Unidos).
Em 2016, um helicóptero sobrevoou Yellowstone com equipamentos de levantamento eletromagnético e magnético instalados nele. O levantamento percorreu o parque, linha por linha, criando uma malha. Mais de 4.200 km de dados de linhas sobrevoadas sem contato com o precioso parque.
“O instrumento eletromagnético nos permite medir indiretamente a resistividade elétrica do solo. O magnetômetro mede o campo magnético da Terra e, assim, podemos fazer correções para obter sinais da geologia”, comentou Carol.
O objetivo era criar um mapa de resistividade das feições da subsuperfície de Yellowstone. Os diferentes valores de resistividade ajudam a indicar diferentes materiais, principalmente fluidos, tipos de argila, rochas vulcânicas e falhas. Os dados apresentam uma ideia do que estava na subsuperfície de Yellowstone e onde estava.
“A primeira seção transversal que vimos dos voos foi sobre o gêiser Old Faithful, e foi possível notar que o levantamento funcionou. Nós simplesmente não sabíamos o que os dados significavam.“
Um helicóptero sobrevoa o parque Yellowstone com um equipamento para levantamentos geofísicos (crédito: Carol Finn, Ph.D.)
Ciclo da água de gêiseres
Enquanto a equipe da Carol esperava obter insights sobre a geologia do parque, ninguém esperava o que os dados revelariam sobre o sistema de canalização abaixo de suas famosas feições termais.
“Estou acostumada a usar os dados magnéticos sobre outros vulcões para identificar grandes áreas ricas em argila como fontes potenciais para deslizamentos de terra. Portanto, eu não estava pensando neles como indicadores de gás e/ou fluidos emergindo da subsuperfície.
Ser capaz de diferenciar entre água subterrânea fria e fluidos térmicos foi uma surpresa. Mas eu não esperava poder usar os dados magnéticos para sabermos algo sobre o sistema hidrotermal“, explicou Carol.
O que ela descobriu, agora publicado na revista Nature, foram os caminhos dos fluidos que direcionavam as feições termais em Yellowstone. Ao compará-los aos de um campo semelhante em Taupō, na Nova Zelândia, a Carol foi capaz de interpretar os novos dados do levantamento.
“Aprendi a identificar as características deste grande sistema hidrotermal.
São quatro os tipos de componente do sistema de água quente ou hidrotermal de Yellowstone: alta precipitação, falhas, magma e rochas quentes e também espaços entre fluxos de lava ou, às vezes, no próprio fluxo de lava“, comentou Carol.
Carol em Sulphur Spring, em Yellowstone, um lugar onde as águas termais da subsuperfície chegam à superfície (crédito: Carol Finn, Ph.D.)
Yellowstone recebe muita precipitação, que é onde o sistema se inicia.
Falhas (fraturas) no solo permitem que a água doce da superfície alcance até quatro ou cinco quilômetros de profundidade. Lá, ela é aquecida, o que faz com que os fluidos retornem. No caminho até a superfície, essa água quente interage com as rochas adicionando sais à água e mudando a química das rochas.
Os sais permitiram que a Carol identificasse a água doce e os fluidos termais que fluem na subsuperfície.
“Nos nossos dados, podemos identificar as características da água doce, como o derretimento de neve, pois a sua resistividade é maior do que nos fluidos termais.”
Ela foi capaz de rastrear os fluidos termais à medida que eles retornavam por entre as falhas e fluíam ao longo dos caminhos laterais antes de romper a superfície como feições termais no parque, como o gêiser Old Faithful ou lagos termais.
Com os dados, a Carol foi capaz de ver onde e como a água fluía da superfície para as profundezas e retornava para a superfície (uma novidade para o parque).
Os dados geofísicos revelam onde a água doce da superfície flui pelo solo, é aquecida e retorna para a superfície como fluidos termais (crédito: Carol Finn, Ph.D.)
Falhas – onde os gêiseres obtêm o vapor
Outra grande surpresa nos dados transformou a forma como a ciência entendia a mecânica dos gêiseres de Yellowstone.
Os modelos anteriores sugeriam que, embora os fluidos termais emergissem por entre as falhas, eles eram mantidos na subsuperfície profunda em reservatórios por causa de fluxos de lava mais jovens no topo. As falhas nunca estavam perto da superfície.
Abaixo dessas tampas de lava, pensava-se que os fluidos quentes eram forçados a se mover lateralmente até atingirem uma extremidade do fluxo de lava e só depois fluíam até a superfície.
“Isso faz sentido porque é o que vemos. Você está no fim da bacia e vê nascentes. Portanto, isso pode realmente acontecer“, explicou Carol.
O famoso gêiser Old Faithful de Yellowstone recebe o seu vapor de falhas que levam as águas termais até a superfície.
Mas, em vez de encontrar reservatórios profundos de fluidos cobertos por fluxos de lava sob as feições termais de Yellowstone, a equipe da Carol encontrou falhas que levaram até a superfície coberta com argila.
“Pudemos observar que todas as áreas termais estão associadas a falhas representadas como quebras no padrão de resistividade. Além disso, a baixa resistividade e suscetibilidade magnética indicam argila espessa que se forma sobre falhas ou fraturas e leva fluidos termais e gás até a superfície.“
Os dados geofísicos mostraram que as áreas com poucas feições termais, como a caldeira central, não estão submersas por caminhos de fluidos termais nem por argila. Em geral, as falhas não são bloqueadas por fluxos de lava, mas, em vez disso, se aproximam da superfície alimentando diretamente os gêiseres.
Zonas de perigo e vida microbiana
Com tantos dados de levantamentos a serem analisados, a equipe da Carol tem se concentrado em algumas das feições menos conhecidas e mais perigosas do parque.
“Provavelmente, realizaremos algum trabalho detalhado no lago Yellowstone para verificar se há algo que os dados geofísicos possam nos dizer sobre crateras de explosão hidrotermal que, na verdade, são os maiores perigos no parque.”
O lago Yellowstone é o lar da maior explosão hidrotermal do mundo, que superou uma cratera de 2,6 km de largura há cerca de 13.800 anos. No entanto, eventos mais recentes, alguns tão recentes como em 1989, espalharam pedras e rochas a muitos metros de distância.1
Não se sabe muito sobre explosões hidrotermais, onde vapor pressurizado e fluidos quentes espalham rochas e solo pelo ar. Até agora, elas são imprevisíveis.
Compreender como elas se formam ajudaria a manter a segurança do famoso parque. Mas, além da hidrogeologia, os dados obtidos pela Carol já permitem aplicações menos esperadas.
A nascente Grand Prismatic em Yellowstone recebe suas cores vibrantes da química da água termal e colônias de micróbios que se alimentam da sua energia.
“Um biólogo comentou: ‘conhecemos a geoquímica há muito tempo, mas esta é a primeira vez que consigo visualizar os caminhos dos fluidos e gases e como eles se misturam e chegam à superfície.’ .
Isso influencia a maneira como os micróbios aparecem, pois é basicamente alimento para eles,“ comentou Carol.
Em breve, a Carol irá trabalhar com biólogos usando os dados dos levantamentos em suas pesquisas e estudar micróbios que se alimentam de energia química nos fluidos térmicos.
Por mais impressionante que os gêiseres sejam quando vistos da superfície, o mundo oculto na subsuperfície de Yellowstone tem surpreendido os pesquisadores. O tempo mostrará os resultados explosivos que os dados vão continuar revelando.
1Explosões hidrotermais. (n.d.). U.S. Geological Survey (instituição de serviço geológico dos Estados Unidos) Coletado em 30 de maio de 2022 em <https://www.usgs.gov/volcanoes/yellowstone/hydrothermal-explosions>