Las erupciones volcánicas son notoriamente difíciles de pronosticar, pero un nuevo método que utiliza láseres podría ayudar.
El método basado en láseres puede utilizarse para analizar la composición química del magma expulsado a lo largo del tiempo.
Los investigadores detectaron un cambio clave en la química de la lava unas dos semanas antes de la erupción.
Cuando oye noticias sobre volcanes que arrojan lava y ceniza, puede preocuparse por las personas cercanas. De hecho, casi una de cada diez personas en el mundo vive a menos de 100 kilómetros de un volcán activo. Para quienes viven cerca de los volcanes, cultivan sus fértiles suelos o visitan sus espectaculares paisajes, es fundamental comprender los factores que impulsan las erupciones.
¿Por qué entra en erupción el volcán? ¿Cómo evolucionará la erupción? ¿Cuándo terminará?
Nuestra nueva investigación publicada hoy en Science Advances aplica la tecnología láser para analizar la composición química del magma expulsado a lo largo del tiempo.
Dado que la química de los magmas afecta a su fluidez, explosividad y potencial de peligro, nuestro trabajo podría contribuir al futuro seguimiento y pronóstico de la evolución de las erupciones volcánicas.
Desentrañar la química del magma expulsado
El magma (roca fundida) está compuesto por líquido (conocido como «fundido»), gas y cristales que se forman a medida que disminuye la temperatura del magma durante su ascenso hacia la superficie terrestre.
Cuando el magma entra en erupción y se convierte en un flujo de lava, libera el gas (que contiene vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre y otros compuestos) y se enfría hasta formar una roca volcánica. Esta roca contiene cristales que se enfriaron lentamente en el interior del volcán, incrustados en una matriz rocosa más fina que se enfrió rápidamente en la superficie.
Como resultado, las rocas volcánicas pueden parecerse un poco al chocolate «rocky road». Los cristales que se forman en el interior del volcán son excelentes archivos de lo ocurrido antes de la erupción. Sin embargo, los cristales pueden interferir cuando queremos centrarnos en el fundido que los transporta hasta la superficie y en cómo varían sus propiedades a lo largo de la erupción.
Para aislar la señal del fundido, utilizamos un láser ultravioleta, similar a los empleados en cirugía ocular, para vaporizar la matriz rocosa entre los cristales más grandes.
Después analizamos las partículas generadas por el láser mediante espectrometría de masas para determinar la composición química de la matriz volcánica. El método permite un análisis químico rápido.
Esto proporciona una medición más rápida y detallada de la química del fundido y de su evolución a lo largo del tiempo, en comparación con el análisis tradicional de la roca completa o con la laboriosa separación de fragmentos de matriz y cristales a partir de muestras de roca triturada. Aunque llamemos «grandes» a los cristales, suelen ser tan pequeños como un grano de sal (¡o de hasta el tamaño de un garbanzo si hay suerte!) y difíciles de extraer.
Un desastre destructivo en las Islas Canarias
Nuestro estudio se centró en la erupción de 2021 en La Palma, la erupción volcánica más destructiva registrada en las Islas Canarias.
Entre septiembre y diciembre de 2021, un total de 160 millones de metros cúbicos de lava cubrieron más de 12 kilómetros cuadrados de terreno. Destruyó más de 1600 viviendas, obligó a evacuar a más de 7000 personas y generó pérdidas superiores a 860 millones de € (AU$1400 millones).
Analizamos muestras de lava recogidas sistemáticamente por nuestros colaboradores en España durante los tres meses de erupción. Son muestras valiosas, ya que conocemos el día exacto de la erupción en que se tomaron, y muchos de los puntos de muestreo están hoy cubiertos por coladas posteriores de la erupción.
Mediante el método basado en láseres, pudimos observar variaciones en la química de la lava vinculadas a cambios en los terremotos y las emisiones de dióxido de azufre, así como en el estilo de la erupción y los peligros resultantes. Esto incluyó un cambio de lavas espesas, que actuaron como una excavadora al inicio de la erupción, a lavas fluidas que crearon rápidamente ríos de lava y túneles de lava más avanzada la erupción.
También detectamos un cambio clave en la química de la lava unas dos semanas antes de que terminara la erupción, lo que sugiere un enfriamiento del magma debido a la disminución del suministro de magma.
Cambios similares podrían vigilarse como señal de la fase final de futuras erupciones en todo el mundo.
Pronóstico de la actividad volcánica
No podemos impedir que los volcanes entren en erupción, y todavía no podemos viajar a su interior como imaginaba el escritor francés de ciencia ficción Julio Verne. Pero la monitorización volcánica ha mejorado enormemente en las últimas décadas, lo que nos permite «espiar» indirectamente los volcanes y pronosticar mejor su actividad.
Nuestro trabajo pretende proporcionar una herramienta de laboratorio para analizar muestras volcánicas recogidas durante futuras erupciones. El objetivo es comprender la evolución de las erupciones, para entender por qué se inician y cuándo terminarán.
Con unos 50 volcanes en erupción en cualquier momento en todo el mundo, pronto verá en las noticias otro volcán en erupción. En esta ocasión, puede considerar la importancia de la ciencia volcánica para mejorar nuestra comprensión de cómo funcionan los volcanes y qué los impulsa a entrar en erupción, con el fin de proteger a las personas que viven a su alrededor.
