Hallan las claves para saber cuándo un volcán va a entrar en erupción

Los vulcanólogos aún no comprenden completamente la dinámica natural y los procesos del magma debajo de un volcán antes de que se abra camino hacia la superficie. Aunque pueda sonar contradictorio, el agua tiene mucha importancia en el proceso: los elementos volátiles del magma, principalmente el agua, provocan erupciones volcánicas muy explosivas . Esta nueva investigación ha descubierto que para los volcanes tipo arco -los más habituales que forman un arco de islas-, el magma con mayor contenido de agua tiende a almacenarse más profundamente en la corteza terrestre. Estos hallazgos descartan las suposiciones previas de que la profundidad de almacenamiento del magma está controlada en gran medida por la flotabilidad neutra en la roca circundante, con el magma ascendiendo a través de las grietas en la corteza terrestre porque la roca fundida es más flotante que la corteza circundante.

«Este estudio conecta la profundidad a la que se almacena el magma con el agua, lo cual es importante porque el agua inicia y alimenta en gran medida las erupciones», afirma Rasmussen, quien explica que el agua impulsa las erupciones de la misma forma que el dióxido de carbono puede hacer explotar una botella de refresco que ha sido previamente sacudida. «Con el agua disuelta en el magma que se almacena debajo de un volcán, si hay una disminución repentina de la presión, como cuando se abre repentinamente la tapa de una botella de refresco agitada, se forman burbujas de gas y eso hace que el magma se eleve y salga disparado del volcán. Más contenido de agua en el magma significa más burbujas de gas y potencialmente una erupción más violenta».

Rasmussen comenzó su investigación en 2015 mientras completaba su doctorado en el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty, de la Universidad de Columbia. En su estancia, su colega, el vulcanólogo Terry Plank , le sugirió que ahondara en la razón de por qué la profundidad de almacenamiento del magma varía de un volcán a otro y qué es lo que controla esa profundidad. Junto con un equipo que incluía a la geofísica Diana Roman, de la Carnegie Institution for Science, Rasmussen recolectó material volcánico de ocho volcanes ubicados en las escarpadas y remotas Islas Aleutianas, en Alaska.

Los investigadores se centraron en un tipo concreto de volcanes: los llamados volcanes de arco, que se producen en la intersección de dos placas tectónicas convergentes. Los volcanes de arco, como los que se encuentran en las Aleutianas, son el tipo más numeroso en la Tierra y comprenden la totalidad del conocido como 'Anillo de Fuego' que rodea la Placa del Pacífico, lo que los convierte en el objetivo más obvio para mejorar las capacidades predictivas.

Su objetivo fue encontrar trozos de olivino entre la ceniza. Estos minúsculos cristales verdes se forman bajo tierra, atrapando a veces pequeños fragmentos de magma en su interior. Las erupciones los arrojan a la superficie, quedando como testigos de lo que ha ocurrido en el interior del volcán y pudiendo estimar el contenido de agua del magma.

Después de estimar el contenido de agua de las piezas atrapadas de magma recolectadas de seis de los ocho volcanes Aleutianos, el equipo combinó esos datos con otras estimaciones del contenido de agua magmática tomadas de la literatura científica para 56 volcanes adicionales de todo el mundo. La lista final abarcó 3.856 muestras individuales de 62 volcanes.

Rasmussen y el equipo de investigación se centraron en erupciones recientes porque los reservorios de magma no parecen moverse mucho después de una erupción, por lo que cualquier estimación de profundidad o contenido de agua que se haya realizado utilizando material de erupción reciente tiene mayor probabilidad de reflejar con precisión el estado actual de reservorio de magma del volcán.

Después de años de trabajo de campo, análisis geoquímicos y revisión de la literatura, el equipo confrontó la profundidad de las reservas de magma de 28 volcanes de todo el mundo frente a sus respectivos contenidos de agua magmática estimados. Los resultados fueron sorprendentemente claros: el contenido de agua de un reservorio de magma estaba fuertemente correlacionado con su profundidad de almacenamiento. En otras palabras, los magmas que contenían más agua tendían a almacenarse más profundamente en la corteza terrestre.

El estudio también muestra que el contenido de agua de un magma es responsable de controlar su profundidad, en lugar de simplemente correlacionarse con ella. El equipo mostró esta relación causal al detectar la presencia de trazadores químicos asociados con la formación de magmas que contienen agua en el manto de la Tierra. «Si la profundidad de almacenamiento determinara el contenido de agua en el magma, aún podría crear la correlación entre el contenido de agua y la profundidad que observamos, pero no produciría los trazadores químicos del contenido de agua inicial del magma que encontramos», dijo Rasmussen.

En cuanto a cómo el contenido de agua podría determinar la profundidad de almacenamiento del magma, Rasmussen y sus coautores argumentan que tiene que ver con un proceso conocido como desgasificación en el que el agua mezclada con el magma forma burbujas de gas. Cuando el magma que asciende a través de la corteza terrestre comienza a desgasificarse, se vuelve más viscoso, lo que, según sugieren los investigadores, hace que el ascenso del magma se ralentice y se detenga.

La prueba de que el contenido de agua controla en gran medida la profundidad de almacenamiento del magma anula la explicación más ampliamente aceptada hoy en día, que sostiene que el magma se eleva a través de las grietas en la corteza terrestre porque la roca fundida es flota más que la corteza circundante, y se asienta en su profundidad de almacenamiento porque alcanza una flotabilidad neutra donde el magma no flota más que su entorno.

Rasmussen explica que el próximo paso para esta investigación es ver si estos hallazgos son válidos para volcanes en otros entornos geológicos, como volcanes de punto caliente como las islas de Hawai o volcanes de grietas como los del este de África. Más allá de esta extensión de la investigación, Rasmussen dijo que surge una pregunta aún mayor: «Si el contenido de agua del magma controla la profundidad de almacenamiento del magma, ¿qué controla el contenido de agua del magma?».