Adelantarse a las erupciones volcánicas

En la isla Decepción se ubica uno de los pocos volcanes activos del continente antártico, algo que lo sitúa como objeto de estudio de multitud de investigaciones que buscan estudiar sus procesos volcánicos y magmáticos. La Universidad de Salamanca (USAL) es una de las instituciones que tiene el ojo puesto en este punto del planeta liderando un consorcio gracias al que han podido datar por primera vez el evento de formación de este volcán así como el evento eruptivo y más grande registrado en la región antártica, algo que contribuye a poder avanzar en la predicción de las erupciones volcánicas.

La investigación forma parte del proyecto del Plan Nacional de Investigación ‘eruptING’, que estudia los volcanes activos de Isla Decepción, Hofsjökull de Islandia, Ruapehu y Tongariro de Nueva Zelanda, Zao y Azuma de Japón y Vulture de Italia. Este surge de la necesidad «urgente» de estudiar los factores detrás de las erupciones volcánicas.

Para ello se centran en «como los gases nobles incluidos en los minerales que crecen en el magma que asciende a la superficie, son excelentes testigos de la evolución magmática en profundidad hasta la superficie», explica el geólogo de la USAL que lidera el consorcio, Antonio Álvarez Valero.

En concreto analizan los factores clave geoquímicos y petrológicos, que se centran en la evolución del magma, que influyen en la desgasificación del magma hasta la superficie, causados por «el rebote isostático de deshielo, la evolución de volátiles en inclusiones de fundido frente a las inclusiones fluidas que quedan atrapadas dentro de los minerales que crecen en la cámara magmática en profundidad».

En los sistemas volcánicos la carga de hielo en superficie hace que el manto en profundidad sufra deformación, obligándolo a migrar. Mientras, el mecanismo opuesto, el derretimiento del hielo alivia ese peso, haciendo que el material del manto vuelva a su posición y las placas tectónicas se eleven a sus posiciones originales. «Este proceso genera un aumento de la actividad volcánica en las regiones polares que se ha documentado en Islandia. Sin embargo, el conocimiento de esta conexión entre la glaciación y la actividad volcánica desde la perspectiva petrológico-geoquímica está todavía en su infancia».

«De hecho, no se ha estudiado en absoluto en volcanes en condiciones polares en altitud con variaciones climáticas estacionales, a pesar de que representan los laboratorios naturales perfectos para este estudio y a una escala de tiempo inmediata», remarca.

Con anterioridad a este estudio descubrieron en el volcán submarino Tagoro, ubicado en la isla de El Hierro, que la señal geoquímica de un evento eruptivo, «es más rápida» que la señal geofísica.

Esa información les ha servido para poder diagnosticar el momento inicial de la ‘desestabilización’ de la cámara magmática en profundidad antes de que se produzca la erupción.

«Conocer el comportamiento de esos gases nobles en escenarios de carga y descarga es una idea pionera y un laboratorio natural para llevar a cabo este objetivo».

En este sentido apunta que «comprender los procesos de desgasificación del sistema magmático bajo el volcán, desde la fuente en profundidad hasta la superficie, y antes de que la erupción sea ya inevitable, son esenciales para avanzar en estas cuestiones, ya que estos procesos pueden dar lugar a una de las mayores catástrofes del planeta».

Así podrán saber «cuándo y cómo será una futura erupción volcánica», algo que a su vez «permite una reacción más eficiente para salvar vidas y minimizar el impacto de estos desastres naturales en las infraestructuras y el medio ambiente».

Para cumplir estos objetivos seleccionaron los citados volcanes del proyecto EruptING, ya que incluyen casos en ambas latitudes polares y ejemplos de en altitud de tres montañas, algo que les convierte en «excelentes laboratorios naturales» para investigar esta propuesta.

En concreto, sus descubrimientos en la Antártida surgen durante el desarrollo de las técnicas analíticas del proyecto ‘EruptING’, con el análisis de los gases capturados en las muestras recogidas en superficie. Fue en este momento en el que se dieron cuenta de que en ocasiones en las muestras antárticas obtenían resultados en las relaciones isotópicas de helio «anormalmente altas». Resalta que estas eran «exageradas» para haberse generado en cualquier proceso geológico del ambiente terrestre. De hecho, estos valores les hicieron «dudar en un principio de la estabilidad» de los instrumentos que estaban usando durante la toma de las mediciones.

Los isótopos estables son átomos de un mismo elemento, pero con distinta masa. «No varían a lo largo de la historia y permiten trazar un proceso geológico». Así, los isótopos de helio cuentan con un valor común en el manto terrestre en profundidad de 8, sin embargo, los análisis que realizaron mostraban valores que llegaban a los 900.

Tras replicar los análisis en uno de los laboratorios que colaboran en el estudio perteneciente a la Universidad de Tokio, Japón, se plantearon si esta alta señal era debido a tormentas cósmicas, un fenómeno por el que las radiaciones de las partículas cósmicas entran en la atmósfera. «Pensamos entonces que se debía a una señal cosmogénica, es decir un bombardeo de relaciones isotópicas de helio que llegaba a la superficie. En los polos es más fácil por el debilitamiento del campo magnético terrestre que nos protege de ese bombardeo, de esas tormentas cósmicas».

Dicho contexto les permitió precisar mediante una serie de ecuaciones el tiempo mínimo en el que el material eruptado estuvo expuesto a este bombardeo. En un primer paso extrajeron la señal magmática terrestre para posteriormente, «optimizando el método analítico», obtener la señal no terrestre.

«Fuimos entonces capaces de datar este tiempo mínimo de exposición, tanto en el evento que formó la isla original de Decepción, como el que causó la mayor erupción registrada en Antártida y que dio la forma actual a la isla». Así han datado la formación del volcán en hace 4 millones de años y hace 4 mil la erupción antártica.

Para este trabajo contaron además con la colaboración de científicos del GEO3BCN e IEO (CSIC), la Universidad de Barcelona, la Universidad de Yamagata de Japón, la Universidad de Manchester del Reino Unido, la Universidad de Massey de Nueva Zelanda y del INGV de Italia.

Juntos han presentado los resultados en la última edición del congreso de vulcanología más importante a nivel mundial, el ‘IAVCEI25’ (International Association of Volcanology and Chemistry of the Earth’s Interior) realizado en julio en Ginebra, Suiza. Allí en torno a 1.500 expertos debatieron y revisaron la actualidad en el campo de la vulcanología y reconocieron la relevancia de esta investigación.