Enterrada en las profundidades: una pista sobre la actividad volcánica podría mejorar las predicciones de erupciones
Profundizar bajo la superficie terrestre revela pistas sobre la actividad volcánica y podría mejorar las predicciones sobre cuándo podría producirse una erupción.
Las erupciones volcánicas son impredecibles y representan un peligro importante para las personas que viven localmente y el medio ambiente circundante. Aunque hay algunas señales de advertencia, todavía es difícil saber cuándo podría entrar en erupción un volcán.
Las predicciones se basan en la actividad del propio volcán y de los pocos kilómetros superiores de corteza, que contienen la roca fundida. Sin embargo, una nueva investigación sugiere que excavar más profundamente, a unos 20 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra, podría mejorar la predicción de la actividad volcánica y ayudar a salvar vidas.
Cavando profundo
La investigación demuestra la importancia de buscar pistas en las profundidades de la corteza terrestre, en el punto donde las rocas se funden por primera vez en magma, antes de ascender a cámaras más cercanas a la superficie. Investigadores del Imperial College de Londres y la Universidad de Bristol revisaron datos de 60 de las erupciones volcánicas más explosivas, que abarcan nueve países: Estados Unidos, Nueva Zelanda, Japón, Rusia, Argentina, Chile, Nicaragua, El Salvador e Indonesia.
"Nos fijamos en volcanes de todo el mundo y profundizamos más que en estudios anteriores, que se centraban en cámaras subterráneas poco profundas donde se almacena el magma antes de las erupciones", explica la Dra. Catherine Booth, Investigadora Asociada del Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería del Imperial. "Nos centramos en comprender los depósitos de origen del magma a gran profundidad bajo nuestros pies, donde el calor extremo funde las rocas sólidas y las convierte en magma a profundidades de entre 10 y 20 kilómetros".
Combinando datos del mundo real con avanzados modelos informáticos, los investigadores estudiaron la composición, estructura e historia de las rocas situadas en las profundidades de la corteza terrestre y datos de volcanes activos para comprender cómo se acumula y comporta el magma en las profundidades del subsuelo, antes de ascender por la corteza terrestre hasta los volcanes. Las simulaciones por ordenador imitaron las complejidades del flujo y el almacenamiento del magma en las profundidades de la Tierra, ofreciendo nuevas perspectivas sobre lo que impulsa las erupciones volcánicas.
"Al contrario de lo que se creía anteriormente, nuestro estudio sugiere que la flotabilidad del magma, más que la proporción de roca sólida y fundida, es lo que impulsa las erupciones", afirma Booth. “La flotabilidad del magma está controlada por su temperatura y composición química en comparación con la roca circundante; a medida que el magma se acumula, su composición cambia para hacerlo menos denso, haciéndolo más 'flotante' y permitiéndole ascender. Una vez que el magma se vuelve lo suficientemente flotante como para flotar, se eleva y crea fracturas en la roca sólida suprayacente, y luego fluye a través de estas fracturas muy rápidamente, provocando una erupción”.
Comportamiento del magma
Los investigadores también estudiaron cómo se comporta el magma una vez que alcanza cámaras subterráneas menos profundas, justo antes de entrar en erupción. El tiempo que se almacenó el magma fue un factor; cuanto más tiempo estuvo almacenado, menor fue la erupción. El tamaño de los yacimientos también es clave para predecir con precisión el tamaño de una erupción: en lugar de alimentar erupciones explosivas, los grandes yacimientos dispersan el calor, lo que ralentiza la producción de magma.
Los hallazgos sugieren que las erupciones rara vez son aisladas y, de hecho, son parte de un ciclo repetitivo. Además, en los volcanes estudiados, el magma tenía un alto contenido de sílice, un compuesto natural que se sabe que desempeña un papel en la determinación de la viscosidad y explosividad del magma. El magma con alto contenido de sílice tiende a ser más viscoso y explosivo.
"Al mejorar nuestra comprensión de los procesos detrás de la actividad volcánica y proporcionar modelos que arrojen luz sobre los factores que controlan las erupciones, nuestro estudio es un paso crucial hacia un mejor seguimiento y previsión de estos poderosos eventos geológicos", afirma el profesor Matt Jackson, catedrático de Fluidos Geológicos. Dinámica en el Departamento de Ingeniería y Ciencias de la Tierra del Imperial College de Londres.
Pero hubo algunas limitaciones en el estudio, añade Jackson: “Nuestro modelo se centró en cómo el magma fluye hacia arriba, y los yacimientos de origen en nuestro modelo contenían sólo roca fundida y cristales. Sin embargo, hay evidencia de que otros fluidos como el agua y el dióxido de carbono también se encuentran en estos reservorios fuente, y que el magma puede arremolinarse y fluir hacia los lados”.
El perfeccionamiento de los modelos para incorporar flujo tridimensional y diferentes composiciones de fluidos ayudará a los investigadores a determinar los procesos responsables de las erupciones volcánicas, mejorando así las predicciones, salvaguardando a las comunidades y ayudando a mitigar los riesgos ambientales.
Referencia de la noticia:
Catherine A. Booth, Matthew D. Jackson, R. Stephen J. Sparks, and Alison C. Rust (2024), Source reservoir controls on the size, frequency, and composition of large-scale volcanic eruptions, Science Advances.