A ISLÂNDIA é um dos países mais chatos do mundo. Isso é um elogio, não um insulto. A nação insular está repleta de milhares de poços perfurados profundamente na rocha para extrair energia geotérmica. Em breve, outro se juntará a eles, o que será tudo menos chato. “Vamos perfurar uma câmara de magma”, diz Hjalti Páll Ingólfsson do Geothermal Research Cluster (GEORG) em Reykjavík. “É a primeira viagem ao centro da Terra”, diz o seu colega Björn Þór Guðmundsson.
Bem, não exatamente o centro. Algumas câmaras de magma – reservatórios subterrâneos de rocha derretida – ficam apenas alguns quilómetros abaixo da superfície da Terra, o que as coloca ao alcance das brocas modernas. Ocasionalmente, eles vazam magma para a superfície, onde é expelido como lava. Era exactamente isso que estava a começar a acontecer, com efeitos espectaculares e devastadores, em torno da cidade de Grindavík, no sul da Islândia, quando esta história foi para a imprensa. O problema é que normalmente não sabemos onde ficam as câmaras de magma. “Nenhuma técnica geofísica demonstrou localizar satisfatoriamente reservatórios de magma”, diz John Eichelberger, da Universidade do Alasca Fairbanks.
Agora, porém, Ingólfsson e os seus colegas tiveram sorte. Eles tropeçaram em uma câmara de magma e desenvolveram planos para fazer o impensável e perfurá-la deliberadamente. O projecto fará nada menos do que fazer história científica, proporcionando a nossa primeira oportunidade directa de estudar a rocha líquida escondida que a Terra utiliza para construir os seus continentes. Ao longo do caminho, poderá também descobrir um caminho para abastecer o mundo com energia ilimitada, barata e limpa.
Até recentemente, ninguém tinha tentado perfurar uma câmara de magma, não só porque geralmente não sabemos onde estão, mas também devido aos riscos óbvios. “Nunca se poderia realmente propor perfurar magma”, diz Eichelberger, que pesquisa vulcões há décadas. “As pessoas ririam de você e diriam: você iniciará uma erupção. Além disso, você não consegue encontrá-lo. Mas em 2009, isso mudou, de forma dramática e inesperada, num vulcão chamado Krafla, no nordeste da Islândia.
É um dos vulcões mais activos do mundo, situado mesmo no topo da dorsal meso-atlântica, num ponto onde as placas tectónicas da Eurásia e da América do Norte se estão a separar, e já explodiu o seu topo 29 vezes desde que a Islândia foi colonizada no século IX. século. A atividade mais recente ocorreu entre 1975 e 1984, quando entrou em erupção nove vezes, episódio conhecido como incêndios de Krafla.
Esses eventos foram intensamente estudados por cientistas da terra, incluindo os vulcanologistas Katia e Maurice Krafft, que morreram tragicamente alguns anos depois durante uma erupção no Japão, uma história contada no filme Fire of Love de 2022. O trabalho em Krafla levou à descoberta de uma potencial câmara de magma cerca de 3 a 7 quilómetros abaixo do vulcão. Páll Einarsson, da Universidade da Islândia, mapeou as ondas sísmicas provenientes da atividade tectónica associada às erupções e encontrou duas “sombras” – pontos onde as ondas eram significativamente mais fracas ou estavam completamente ausentes. Isto pode ser causado por um líquido – possivelmente magma – que os absorve, embora existam outras explicações. No mínimo, era um indício de que havia algo interessante lá embaixo.
Em 2000, o Projecto de Perfuração Profunda da Islândia (IDDP), um consórcio industrial-governamental, decidiu perfurar o vulcão para explorar a possibilidade de extrair água “supercrítica” extremamente quente e pressurizada para energia geotérmica. Eles escolheram um local onde uma pesquisa geofísica recente sugeriu que a câmara de magma – se existisse – estava a pelo menos 4,5 quilómetros de profundidade. Em 2008, a principal empresa de energia da Islândia, Landsvirkjun, que gere uma central geotérmica em Krafla, iniciou a perfuração.
O plano era descer até 4.000 metros para chegar perto o suficiente do magma, mas ainda assim permanecer a uma distância segura. O trabalho correu bem até o início de 2009. Então, a uma profundidade de cerca de 2.000 metros, a perfuratriz começou a apresentar dificuldades inexplicáveis. A 2.104 metros, ele mergulhou repentinamente como uma faca quente na manteiga e então parou abruptamente. Os engenheiros recuaram 13 metros e tentaram baixá-lo novamente, mas ele se recusou a se mover. Dias depois, amostras do poço mostraram que ele havia sido obstruído por um tipo de vidro vulcânico ultraduro chamado obsidiana. A única explicação era que a broca tinha penetrado numa câmara de magma e a rocha derretida tinha inundado quando foi retirada, obstruindo a abertura. “Quando perfuramos o magma, foi totalmente inesperado”, diz Bjarni Pálsson da Landsvirkjun, que era o gestor do projeto.
“Eu e alguns outros cientistas que lidam com vulcões ficamos surpresos com o fato de alguém ter realmente perfurado o magma e obtido amostras de magma”, diz Eichelberger. Mais tarde, descobriu-se que encontros acidentais semelhantes já tinham acontecido duas vezes antes, uma vez na caldeira Menengai, no Quénia, e também num vulcão chamado Kīlauea, no Havai. Esta foi a prova de que era possível e seguro perfurar o magma sem causar uma erupção.
Landsvirkjun usou o poço de Krafla durante nove meses para gerar eletricidade. Mas a cabeça do poço à superfície acabou por sobreaquecer até aos 450°C – um recorde mundial, aparentemente – e a empresa teve de arrefecê-lo com água fria, com resultados explosivos. Imagens dramáticas da época mostram vastas nuvens de fumaça preta saindo do poço. Não se tratou de uma erupção vulcânica, mas sim dos restos cremados da broca e do seu invólucro de aço enquanto era obliterada pelo magma, diz Ingólfsson. Logo parou e se transformou em uma névoa invisível de vapor superaquecido. “Isso basicamente destruiu o poço”, diz Eichelberger.
Mas se a vida lhe dá magma, faça magma-ade. Pálsson e a sua equipa decidiram explorar o facto de a câmara de magma ser tão acessível para concretizar um objetivo de longa data entre os geocientistas de explorar uma. Em 2014, eles criaram o projeto Krafla Magma Testbed (KMT). Uma década depois, eles estão quase prontos para começar a perfurar.
Os encontros mais próximos que os geocientistas tiveram com rocha derretida até agora vieram de uma série de expedições no Havaí dirigidas pelo Departamento de Energia dos EUA. Em 1959, o vulcão Kilauea entrou em erupção, enchendo a sua cratera com lava até uma profundidade de 130 metros. Nos 30 anos seguintes, o departamento coletou amostras do lago de lava à medida que ele se solidificava gradualmente. “Nós exploramos isso e foi incrível que fosse possível extrair núcleo em rocha líquida”, diz Eichelberger, que começou a trabalhar no projeto. Mas foi só isso. O próximo passo deveria envolver encontrar e perfurar uma câmara de magma, mas os pesquisadores não conseguiram localizar uma.
No entanto, agora a busca pelo magma está de volta. “Era com isso que sonhávamos”, diz Eichelberger. “Eu tinha desistido de que algum dia teríamos sucesso nisso. Mas lá estava.
O primeiro objetivo do KMT é perfurar o magma e fazer descobertas científicas. A partir de 2026, o projecto irá abrir a terra perto do furo original e perfurar em direcção à câmara. Levará cerca de dois meses para chegar lá, progredindo laboriosamente através das rochas vulcânicas até que a broca atinja o solo. Em primeiro lugar, os investigadores querem construir a sua compreensão fundamental do magma e das câmaras que o contêm. “Não temos qualquer conhecimento direto sobre a aparência das câmaras de magma, o que é crucial para a compreensão dos vulcões”, diz Paolo Papale, do Instituto Nacional de Geofísica e Vulcanologia da Itália, em Pisa. O pouco que sabemos vem em grande parte do estudo da lava. Mas lava e magma não são a mesma coisa. Muito gás é liberado quando a rocha derretida chega à superfície e é então exposta à atmosfera como lava, o que altera sua composição química. “Ser capaz de penetrar na crosta e coletar amostras de magma nos daria um enorme conhecimento”, diz Ingólfsson.
Além de fazer isso, os pesquisadores querem lançar instrumentos científicos no magma. No mínimo, isso significa sensores de temperatura. Eles também gostariam de fazer leituras de pressão, mas isso é mais desafiador, diz IngÓlfsson: desenvolver sensores, bem como equipamentos de perfuração que possam suportar o intenso calor, pressão e acidez, levará mais tempo – daí a data de início de 2026.
O plano é lançar instrumentos no magma e deixá-los lá enquanto sobreviverem. A broca resfriará o magma à medida que ele entrar, solidificando-o em obsidiana que sepultará os sensores. Mas os cientistas permitirão que ele aqueça e derreta novamente, liberando os sensores em magma líquido. “Esperamos poder ter pelo menos uma medição direta da temperatura, o que nunca foi feito antes”, diz Ingólfsson. O poço permanecerá aberto, permitindo a realização de novas monitorizações e experiências ao longo de muitos anos. O KMT o descreve como o primeiro observatório de magma do mundo. “É o Grande Colisor de Hádrons das ciências da Terra”, diz Papale.
A equipe também medirá o gradiente de temperatura à medida que a rocha sólida faz a transição para o magma. Uma das grandes surpresas do encontro anterior e inesperado entre a broca e a câmara de magma no local foi a rapidez com que isso ocorreu. “A teoria era que passaríamos pela rocha sólida e chegaríamos ao que é chamado de limite frágil-dúctil, onde a rocha começaria a ficar um pouco mais macia e elástica por causa do calor”, diz Ingólfsson. Esperava-se que isso ocorresse ao longo de centenas de metros, mas, com Krafla, foram apenas alguns.
A natureza do magma de Krafla também é de grande interesse. A maioria dos vulcões expelem lava basáltica, que se solidifica para formar a rocha vulcânica basáltica. A Islândia é basicamente um pedaço colossal de basalto poroso. Mas as amostras colhidas em 2009 mostram que Krafla também contém magma riolítico, que contém mais sílica, é muito mais viscoso, tende a não entrar em erupção e solidifica nas rochas mais duráveis, granito e riolito. Estes são os substratos para a construção do continente, mas o processo não é bem compreendido, diz Eichelberger. “Esta é uma oportunidade para entender como o nosso planeta forma a crosta continental”, diz ele.
Um segundo objetivo é melhorar a previsão de erupções. Actualmente, isso é feito em grande parte utilizando sismógrafos e outros instrumentos à superfície, mas é uma ciência muito inexacta. “Quando algo acontece num vulcão, quando o solo começa a mover-se, chamamos-lhe agitação vulcânica”, diz Papale. “Isso significa que algo está acontecendo, mas não temos informações diretas sobre o quê. Precisamos relacionar nossas medições de superfície com a dinâmica que ocorre lá embaixo.”
Para promover esse objetivo, o projeto visa cutucar o ninho de vespas magmáticas e ver o que acontece na superfície. Por exemplo, os cientistas podem injetar fluidos na câmara para alterar a pressão e a temperatura e depois medir os resultados. “Podemos fazer experiências reais num sistema vulcânico real e numa agitação vulcânica, para compreendermos o significado dos sinais que registamos noutros vulcões”, diz Papale.
Esse conhecimento poderia ter fornecido um aviso mais avançado sobre a erupção em Grindavík e será útil em outros locais em perigo. Um exemplo é a caldeira Campi Flegrei, que é semelhante a Krafla, mas fica em uma parte densamente povoada da Itália. “Isso tem grandes consequências para os vulcões ativos e para os riscos a eles associados”, diz Papale. “Temos milhões e milhões de pessoas em risco de vida, grandes infraestruturas, edifícios industriais e assim por diante.” Os experimentos também podem melhorar a detecção de câmaras magmáticas desconhecidas. “Quando o cruzamos propositalmente, podemos aprender como reconhecer a presença de magma em níveis rasos”, diz Papale.
O objetivo final é dar um salto quântico na produção de energia geotérmica. Assim que o poço científico estiver em andamento, os pesquisadores começarão um segundo para usar como banco de testes para uma nova fonte de energia que poderia abastecer o mundo com grandes quantidades de eletricidade limpa quase sem nenhum custo.
A Islândia e muitos outros países vulcanicamente activos, nomeadamente o Quénia e os EUA, já utilizam fluidos geotérmicos quentes para accionar turbinas e gerar electricidade. Mas, neste momento, isto capta apenas uma fração da energia disponível. Uma usina de combustível fóssil utiliza vapor a cerca de 450°C, mas os fluidos geotérmicos padrão estão a cerca de 250°C. “É bastante ineficiente nessas baixas temperaturas”, diz Eichelberger. “Portanto, há interesse em tentar desenvolver energia geotérmica superaquecida.”
Antes de ficar atolado em magma em 2009, o poço de Krafla atingiu fluidos geotérmicos a cerca de 900°C e a uma pressão cerca de 500 vezes a da atmosfera. Isto gerou cerca de 10 vezes mais energia que um furo padrão. O conhecimento técnico desenvolvido pela KMT e a capacidade aprimorada de descobrir câmaras de magma podem levar a uma nova tecnologia energética chamada geotérmica quase magmática, onde poços são perfurados na zona dúctil e frágil e extraem água extremamente quente e altamente pressurizada para acionar turbinas. Você pode pensar que esses poços teriam inevitavelmente que ser escavados muito mais fundo do que os poços geotérmicos normais e, portanto, seriam mais caros. Mas não é assim. As centrais geotérmicas padrão na Islândia, que custam cerca de 5 milhões de dólares antecipadamente, têm poços que descem cerca de 2,5 quilómetros, o que é na verdade mais profundo do que a câmara magmática de Krafla. Para contextualizar, estas centrais geotérmicas existentes produzem electricidade que custa 4,3 cêntimos de dólar por quilowatt-hora, cerca de um sexto do custo da electricidade no Reino Unido.
Muitos locais na Terra têm potencial para explorar este método geotérmico nascente próximo do magma, nomeadamente a dorsal mesoatlântica no Oceano Atlântico, um local onde a crosta terrestre está a ser dilacerada naturalmente. “Pense em todas as zonas de fendas nos oceanos”, diz Ingólfsson. “Poderíamos usar a experiência e o conhecimento de plataformas avançadas de perfuração offshore de petróleo e gás e combiná-los com o conhecimento de como obter energia diretamente do magma.” Ele prevê grandes plataformas em todo o oceano, recolhendo energia de buracos de magma e utilizando-a para produzir combustíveis sintéticos de baixo carbono que poderiam ser transportados para terra.
Isso é para o futuro. Mas o KMT poderia tornar isso realidade. “Existem oportunidades infinitas”, diz Ingólfsson. “A única coisa que precisamos fazer é aprender como domar esse monstro.” Bem, isso e muito mais chato.
