¿Puede el misterioso sonido de la lava predecir la erupción de un volcán?

Predecir la actividad de un volcán ha sido para la ciencia una de las metas más buscadas. El volcán Kilauea, en Hawaii, es uno de los volcanes más activos, más monitoreados y mejor estudiados de la Tierra y sirve como punto focal para la investigación vulcanológica.

Sin embargo, resolver la variación in situ en la dinámica del magma del subsuelo sigue siendo un desafío en Kilauea y los volcanes a nivel mundial. La erupción de la cumbre de Kilauea de 2008-2018 representó una oportunidad para abordar esta brecha de conocimiento. La erupción involucró un lago de lava persistente en el respiradero de la cumbre de Halema’uma’u y múltiples intrusiones de magma en el subsuelo y erupciones en la Zona del Rift Este, que terminó con una espectacular secuencia de colapso de caldera que representó la tasa de erupción sostenida más alta histórica en ese sitio.

Ahora, un nuevo estudio realizado por geocientíficos de la Universidad de Oregón (UO) de los Estados Unidos mostró cómo la dinámica de este lago de lava, junto con la deformación del suelo a su alrededor, codificó la migración del gas volcánico y el cambio de temperatura del magma en el sistema de tuberías poco profundo del volcán. Los investigadores concluyeron que los sonidos y las reacciones del lago de lava son herramientas para predecir una acción posterior en el volcán.

El lago de lava en el cráter Kilauea se derramó y burbujeó durante diez años antes de que el volcán entrara en erupción aún más violentamente. El comienzo de esta acción se produjo en 2018. Terremotos, columnas de ceniza y flujos de lava interrumpieron la vida en la Isla Grande de Hawaii y cambiaron la topografía del volcán. Pero Kilauea entró en erupción más suavemente durante diez años antes de su gran estallido.

Una característica de esta erupción lenta es un lago persistente de lava que se formó dentro del cráter Halema’uma’u en la cima. “Esta es una nueva mirada a la dinámica de un volcán muy popular -explicó Leif Carlström, geocientífico de la Universidad de Oregón que dirigió el trabajo publicado en la revista Sciencie Advance-. La gente podía pararse en el borde del lago de lava y ver emerger sus flujos. Pero había mucho más sucediendo debajo de la superficie”.

El lago de lava de Kilauea se alimentaba de una cámara de magma subterránea conectada a la superficie por un pasaje. Debido a que la lava se enfría y solidifica con bastante rapidez, mantener un lago de lava continuo requiere un equilibrio muy particular: una afluencia constante de lava nueva desde las profundidades, mientras se permite que escape suficiente parte de ella para evitar que se acumule demasiada presión.

Con el fin de obtener más información sobre la dinámica más profunda del volcán, los investigadores analizaron los datos recopilados por el Observatorio de Volcanes de Hawaii entre 2008 y 2018. Una serie de sensores ubicados alrededor del volcán registraron vibraciones y otras perturbaciones. “Tan pronto como algo altera físicamente una cámara de magma o un lago de lava, se desborda y podemos medirlo con sismómetros -explicó Josh Crozier, exestudiante de posgrado en el laboratorio de Karlstrom-. En esta erupción de una década, hemos detectado decenas de miles de eventos de este tipo. Combinamos estos datos con un modelo físico de los procesos que crean estas señales”.

Así como el sonido de un tenedor golpeando un vaso cambia con la cantidad de líquido en él, o el sonido de un tambor cambia con su forma, las señales sísmicas observadas en la parte superior del Kilauea codifican la resonancia del magma que brota de una superficie poco profunda.

Las características de esta resonancia, a diferencia de los instrumentos musicales más simples, están determinadas tanto por la forma como por las propiedades del magma, como la temperatura y el contenido de gas. Al estudiar cuidadosamente las señales resonantes durante toda la erupción, los investigadores pudieron deducir lo que estaba sucediendo dentro del volcán sin examinar directamente el entorno peligroso y extremo. “De hecho, podemos observar la acumulación de gas a lo largo del tiempo y el cambio de temperatura sin ninguna medición directa”, agregó Crozier.

Un modelo simple de erupciones volcánicas efusivas como la de Kilauea sugiere que el magma es empujado hacia arriba desde las profundidades y sale del volcán como si fuera de un frasco impulsado a presión. Pero en el caso de la erupción del Kilauea de 2018, “no vemos ninguna indicación de que la erupción haya sido precedida por una gran afluencia de magma”, afirmó Crozier.

En cambio, el nuevo análisis respaldó la idea de que los procesos poco profundos asociados con el secado de la cámara de magma de la cumbre en la zona de ruptura oriental del volcán ayudaron a dar forma a la gran erupción.

Según expresaron los investigadores, aún es demasiado pronto para usar esta información para predecir el comportamiento de futuras erupciones. Pero en última instancia, podría ayudar a realizar interpretaciones más informadas de las señales sísmicas del volcán. “El próximo paso es determinar las implicaciones de estas variaciones que hemos encontrado en la dinámica del volcán y los peligros humanos”, concluye Karlstrom.

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