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Cuanto más agua esté disuelta en el magma, mayor será el riesgo de que un
volcán explote. Un nuevo estudio de la ETH demuestra ahora que esta simple
regla solo es parcialmente cierta. Paradójicamente, un alto contenido de agua
reduce significativamente el riesgo de explosión.
Los vulcanólogos
llevan mucho tiempo preocupados por dos cuestiones: ¿Cuándo entrará exactamente en erupción un
volcán? ¿Y
cómo se desarrollará esa erupción? ¿La lava fluirá montaña abajo como una pasta viscosa, o el volcán
impulsará explosivamente una nube de ceniza a kilómetros de altura en la
atmósfera?
La primera pregunta, "¿cuándo?", puede responderse ahora con relativa precisión, explica Olivier Bachmann,
profesor de petrología magmática de la ETH de Zúrich. Señala los datos de
seguimiento de la isla canaria de
La Palma, donde el volcán Cumbre Vieja emitió recientemente una colada de lava que se
precipitó al mar. Gracias a los datos sísmicos, los expertos pudieron seguir
el ascenso de la lava en tiempo real, por así decirlo, y predecir la erupción
con unos pocos días de antelación.
Fuerzas imprevisibles de la naturaleza
El "cómo", en cambio, sigue siendo un gran dolor de cabeza para los vulcanólogos. Se
sabe que es poco probable que los volcanes de islas como La Palma o Hawai
produzcan grandes explosiones. Pero esta pregunta es mucho más difícil de
responder para los grandes volcanes situados a lo largo de las zonas de
subducción, como los que se encuentran en los Andes, en la costa oeste de
Estados Unidos, en Japón, Indonesia o en Italia y Grecia.
Esto se debe a que todos estos volcanes pueden entrar en erupción de
muchas maneras diferentes, sin que se pueda predecir cuál ocurrirá.
Para entender mejor cómo entra en erupción un volcán, en los
últimos años muchos investigadores se han centrado en lo que ocurre en el
conducto volcánico. Desde hace tiempo se sabe que los gases disueltos en el
magma, que luego emerge como lava en la superficie de la
Tierra, son un factor importante. Si hay grandes cantidades de gases disueltos en
el magma, se forman burbujas de gas en respuesta a la disminución de la
presión a medida que el magma asciende por el conducto, de forma similar a lo
que ocurre en una botella de champán agitada. Estas burbujas de gas, si no
pueden escapar, dan lugar a una erupción explosiva.
En cambio, un magma que contiene poco gas disuelto fluye suavemente fuera
del conducto y, por tanto, es mucho menos peligroso para los
alrededores.
¿Qué ocurre en la fase previa?
Bachmann y su investigador postdoctoral Răzvan-Gabriel Popa se han centrado ahora en la cámara de magma en un nuevo estudio que han publicado recientemente en la revista Nature Geoscience. En un amplio estudio bibliográfico, analizaron los datos de 245 erupciones volcánicas, reconstruyendo el grado de temperatura de la cámara magmática antes de la erupción, la cantidad de cristales sólidos que había en el fundido y el contenido de agua disuelta.
Este último factor es especialmente importante, porque el agua disuelta forma después las infames burbujas de gas durante el ascenso del magma, convirtiendo el volcán en una botella de champán que se descorchó demasiado rápido.
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| El volcán Nisyros, en el Egeo, es uno de esos volcanes que han entrado en erupción de formas muy diferentes a lo largo de las últimas decenas de miles de años. La llamativa caldera del centro de la isla se formó durante una gran erupción hace más de 50.000 años. Crédito: R.G. Popa / ETH Zurich |
Los datos confirmaron inicialmente la doctrina existente: si el magma contiene poca agua, el riesgo de una erupción explosiva es bajo. El riesgo también es bajo si el magma ya contiene muchos cristales. Esto se debe a que estos aseguran la formación de canales de gas en el conducto a través de los cuales el gas puede escapar fácilmente, explica Bachmann.
Sin embargo, lo que sorprendió a Bachmann y Popa fue que el panorama cambia de nuevo con un alto contenido de agua: si hay más de un 5,5% de agua en el magma, el riesgo de una erupción explosiva disminuye notablemente, aunque ciertamente se pueden formar muchas burbujas de gas a medida que la lava asciende. "Así que hay una zona de riesgo claramente definida en la que tenemos que centrarnos", explica Bachmann.
Los gases como amortiguadores
"Antes de que un volcán entre en erupción, el magma caliente asciende desde grandes profundidades y entra en la cámara subvolcánica del volcán, que se encuentra entre 6 y 8 kilómetros por debajo de la superficie, y aumenta la presión allí", explica Popa. "En cuanto la presión en la cámara de magma es lo suficientemente alta como para agrietar las rocas suprayacentes, se produce una erupción".
Si la roca fundida de la cámara de magma contiene burbujas de gas, estas actúan como un amortiguador: son comprimidas por el material que sube desde abajo, lo que retrasa el aumento de la presión en la cámara de magma. Este retraso da al magma más tiempo para absorber el calor desde abajo, de modo que la lava está más caliente y es menos viscosa cuando finalmente entra en erupción. Esto facilita que el gas del conducto salga del magma sin efectos secundarios explosivos.
COVID-19 como un golpe de suerte
Estos nuevos hallazgos permiten, en teoría, llegar a mejores previsiones sobre cuándo esperar una explosión peligrosa. La pregunta es: ¿cómo pueden los científicos determinar de antemano la cantidad de burbuja de gas en la cámara de magma y el grado en que el magma ya ha cristalizado? "Actualmente estamos discutiendo con los geofísicos qué métodos podrían utilizarse para registrar mejor estos parámetros cruciales", dice Bachmann. "Creo que la solución es combinar diferentes métricas: datos sísmicos, gravimétricos, geoeléctricos y magnéticos, por ejemplo".
Fuentes, créditos y referencias:
Răzvan-Gabriel Popa et al, Explosive or effusive style of volcanic eruption determined by magma storage conditions, Nature Geoscience (2021). DOI: 10.1038/s41561-021-00827-9
Imagen: La impresionante erupción del Monte Pinatubo en 1991 en Filipinas. Crédito: Wikipedia