Los científicos dan un paso más para predecir las erupciones volcánicas

Los habitantes de la isla de La Palma en Canarias empezaron a ser evacuados, de forma preventiva, el mismo día en que se produjo la erupción del volcán Cumbre Vieja el pasado 19 de septiembre. Esas horas de intervalo evitaron que hubiera heridos, pero fueron insuficientes para poner a salvo enseres personales, entre otros. La razón principal es que aún no se pueden predecir con mayor fiabilidad y precisión estos eventos geológicos.

Sin embargo, en la actualidad, entre 40 y 50 volcanes están en erupción o en estado de agitación en todo el mundo, y 800 millones de personas que viven en las proximidades corren riesgos para su salud y su vida, particularmente con los que son potencialmente activos. Además, también suponen una amenaza para el tráfico aéreo mundial.

“El campo de la previsión de erupciones está en pañales y nos queda un largo camino por recorrer antes de anticipar las erupciones como pronosticamos el tiempo”, cuenta a SINC Daniel J. Rasmussen, investigador en el Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian y autor principal de un trabajo, cuyos resultados acercan un poco más a los científicos hacia predicciones fiables.

Hasta ahora, estas previsiones habían sido complejas, en gran medida porque los vulcanólogos no comprenden del todo la dinámica y los procesos naturales del magma que se encuentra debajo de un volcán antes de salir a la superficie. De hecho, la mayoría de estas predicciones se realizan comparando la actividad actual de un volcán, como los terremotos o los movimientos del suelo, con los patrones de actividad del pasado.

Pero, Rasmussen llevaba desde 2015 con una pregunta en mente: ¿Por qué la profundidad de almacenamiento del magma varía de un volcán a otro y qué controla esa profundidad? En busca de la respuesta, el trabajo, publicado en la revista Science, ha logrado identificar lo que los científicos esperan que sea el factor más importante para controlar la profundidad a la que se almacena el magma: el contenido de agua en este material fluido.

“La comprensión de las condiciones de almacenamiento del magma, incluido su contenido en agua, es importante para ayudarnos a desarrollar la próxima generación de modelos de previsión volcánica”, recalca Rasmussen.

Vista del volcán Cleveland desde el buque de investigación en 2016. / Daniel Rasmussen

El agua, el ‘combustible’ que impulsa las erupciones

Los resultados revelan que, en el tipo de volcán más común del mundo –los arcos volcánicos–, el magma con mayor contenido de agua tiende a almacenarse a mayor profundidad en la corteza terrestre. De este modo, el contenido de agua del magma sería el responsable de controlar su profundidad, en lugar de estar simplemente correlacionado con ella.

“Este estudio relaciona la profundidad a la que se almacena el magma con el agua, lo cual es significativo porque el agua inicia y alimenta en gran medida las erupciones”, indica el vulcanólogo, que comparó el impuso del agua en las erupciones con el dióxido de carbono que puede hacer explotar una botella de refresco agitada.

“Con el agua disuelta en el magma que se almacena debajo de un volcán, si se produce una disminución repentina de la presión, como cuando se abre de repente el tapón de una botella de refresco agitada, se forman burbujas de gas que hacen que el magma suba y salga disparado del volcán, de forma similar a cuando un refresco sale disparado de una botella”, ejemplifica Rasmussen. “Más contenido de agua en el magma significa más burbujas de gas y potencialmente una erupción más violenta”, continúa.

El investigador explica a SINC que si estas burbujas permanecen con el magma cuando este llega a la superficie, es probable que se produzca una erupción explosiva. “Si las burbujas de gas escapan del magma [desgasificación], este saldrá del volcán suavemente en lo que llamamos una erupción efusiva”, añade. En ambos casos, el contenido de agua del magma es un importante motor de la erupción.

“Nuestros resultados nos indican dónde se forman estas burbujas de gas en relación con la profundidad de almacenamiento del magma”, apunta el experto. Contrariamente a lo que se pensaba hasta ahora, los científicos demuestran que la mayoría de los magmas son flotantes en su profundidad de almacenamiento, lo que proporciona una fuerza motriz para el ascenso del magma desde su región de acumulación.

“Sin embargo, no nos dice nada sobre el inicio de ese ascenso, que es un proceso llamado desencadenamiento de la erupción”, afirma Rasmussen, quien señala que se ha hecho un gran esfuerzo para comprender estos procesos de los que falta comprender el significado y la prevalencia.

La geofísica Diana Roman, del Instituto Carnegie para la Ciencia, en el flanco del volcán Cleveland en 2016. / Anna Barth, University of California, Berkeley

A estudio la ceniza de los volcanes de Alaska

Para llegar a estas conclusiones, el equipo detectó la presencia de trazadores químicos asociados a la formación de magmas que contienen agua en el manto terrestre. Para ello, Rasmussen salió a recoger material volcánico de ocho volcanes situados en las escarpadas y remotas Islas Aleutianas de Alaska, en EE UU, junto a la geofísica Diana Roman, de la Institución Carnegie para la Ciencia. Los investigadores se centraron en los llamados arcos volcánicos, que se producen en la intersección de dos placas tectónicas convergentes.

“Estos tipos de volcanes son los más comunes en la superficie terrestre de la Tierra, y son los que suponen un mayor peligro”, subraya el investigador, que espera analizar otros sistemas, como los de Hawái e Islandia para ver si las conclusiones se aplican también a estos volcanes.

Utilizando barcos y helicópteros, el equipo recogió, entre mares agitados y la amenaza de osos pardos, trozos de ceniza volcánica, que puede contener cristales verdes de olivino –que bajo tierra pueden atrapar, cuando se forman, pequeños pedazos de magma que se enfría y convierte en vidrio–. Cada uno de estos cristales tiene un diámetro de aproximadamente un milímetro, más o menos el grosor de un carné de identidad de plástico.

Al analizar la composición química de estos minúsculos trozos de magma enfriado procedentes del interior de un volcán, los científicos pudieron estimar el contenido de agua del magma en seis de los ocho volcanes de las Aleutianas. Además, combinaron esos datos con otras estimaciones del contenido de agua magmática tomadas de la literatura científica para otros 56 volcanes de todo el mundo. La lista final de estimaciones de contenido de agua magmática abarcaba 3.856 muestras individuales de 62 volcanes.

Para examinar la relación entre el contenido de agua estimado de estos depósitos de magma y sus respectivas profundidades de almacenamiento, los investigadores consultaron la literatura científica y crearon una lista adjunta de 331 estimaciones de profundidad para 112 volcanes.

Tras años de trabajo de campo, análisis geoquímicos y revisión de la literatura, el equipo pudo trazar las profundidades de almacenamiento de magma estimadas para 28 volcanes de todo el mundo frente a sus respectivos contenidos estimados de agua magmática.

“Todavía nos queda trabajo por hacer antes de que nuestros resultados tengan un impacto en los modelos de predicción de erupciones, basados en la física, y similares a los modelos de predicción meteorológica. Su objetivo final es disponer de previsiones más precisas sobre el momento, el tipo y la duración de las erupciones volcánicas”, certifica Rasmussen.

Para lograrlo, el vulcanólogo precisa que es necesario comprender las condiciones de la región de almacenamiento de magma antes de la erupción, de forma parecida a como se necesita conocer la temperatura y la humedad de la atmósfera para hacer una previsión meteorológica. “Los resultados nos ayudan a comprender las condiciones de almacenamiento y, sobre todo, el estado del agua contenida en el magma. Esto es un pequeño paso adelante”, concluye.