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El agua se considera un factor clave en las erupciones volcánicas y su predicción. Un nuevo estudio publicado en la revista Science concluye que para el tipo de volcán más común en el mundo, el magma con mayor contenido de agua tiende a almacenarse más profundo en la corteza terrestre. Esto identifica lo que algunos científicos esperan que sea el factor más importante que controla la profundidad a la que se almacena el magma, un factor secreto en el avance para desarrollar modelos precisos de actividad volcánica y erupciones.
Los resultados de este nuevo estudio, dirigido por el vulcanólogo Dan Rasmussen, becario Peter Buck del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, en Estados Unidos, podrían acercar a los expertos a predecir con precisión las erupciones volcánicas. «Este estudio conecta la profundidad a la que se almacena el magma con el agua «Esto es importante porque el agua en gran parte inicia y alimenta las erupciones», dijo Rasmussen en un comunicado. El investigador agrega que el agua provoca erupciones de forma análoga a cómo el dióxido de carbono puede hacer explotar una botella de refresco agitada.
«Con el agua disuelta en el magma almacenado debajo de un volcán, si hay una caída repentina de la presión, como cuando la tapa de una botella de refresco agitada se abre repentinamente, se forman burbujas de gas, lo que hace que el magma se eleve y entre en erupción desde un volcán, de forma similar cuando un refresco sale disparado de la tapa de una botella. Más contenido de agua en el magma significa más burbujas de gas y erupciones potencialmente más fuertes. Dijo el vulcanólogo.
En cuanto a cómo el contenido de agua puede determinar la profundidad del almacenamiento de magma, Rasmussen y sus coautores argumentan que esto está relacionado con un proceso conocido como desgasificación en el que el agua mezclada con el magma forma burbujas de gas. Cuando el magma sube a través de la corteza terrestre comienza a desgasificarse, se vuelve más viscoso, lo que según los investigadores hace que el magma se ralentice y se detenga.
«Estos resultados nos acercan a la comprensión de la física y las condiciones de almacenamiento del magma bajo los volcanes, y esto es ingrediente principal para tipos de modelos detallados basado en la física requerida para predecir con mayor precisión las erupciones«, continuó el investigador en su comunicado.
La metodología utilizada
Para investigar la relación entre el contenido de agua calculado en estos depósitos de magma y sus respectivas profundidades de almacenamiento, crearon una lista adjunta de 331 estimaciones de profundidad para 112 volcanes. Luego de años de trabajo de campo, descomposición geoquímico y revisión de la literatura, el equipo logró trazar las profundidades de almacenamiento de magma calificado para 28 volcanes de todo el mundo según su respectivo contenido de agua magmática calculado.
Los resultados fueron sorprendentemente claros: el contenido de agua del tanque de magma está fuertemente relacionado con su profundidad de almacenamiento. En otras palabras, los magmas que contienen más agua tendía a persistir más profundo en la corteza terráqueo.
Prueba que el contenido de agua se controla en gran medida a su profundidad de almacenamiento de magma cancela la explicación actualmente aceptada en este campo, que afirma que el magma sube a través de grietas en la corteza terrestre porque la roca fundida es más flotante que la corteza circundante y se asienta a su profundidad de almacenamiento porque alcanza una flotabilidad neutra donde el magma no es más flotante que su entorno.
La importancia de predecir las erupciones volcánicas
En torno a del mundo, entre 40 y 50 volcanes cientos están actualmente en erupción o en un estado de agitación, millones de personas corren el riesgo de los peligros planteados por estos volcanes potencialmente activo. Sin embargo, a pesar de los profundos peligros que representan las erupciones volcánicas para la vida humana y la propiedad, la humanidad todavía no puede predecirlos de modo confiable y precisa, e incluso cuando los expertos hacen pronósticos precisos, es posible que no den tiempo suficiente para que las personas evacuen y prepararse para la emergencia.
Las previsiones precisas y fiables han sido un objetivo difícil de lograr, en gran parte porque los vulcanólogos no comprenden completamente la dinámica y los procesos naturales del magma debajo de un volcán antes de que suba a la superficie.
La pleitesía de los vulcanólogos
La investigación se realizó a través de nuevos trabajos de campo y descomposición de laboratorio. Encima de un novedoso análisis de los datos existentes recopilados en erupciones volcánicas pasadas observados por el Programa de Vulcanismo Global del Smithsonian.
Rasmussen comenzó su estudio en 2015 mientras completaba su doctorado en el Observatorio Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia con su asesor, el vulcanólogo Terry Planck, quien sugirió que siguiera la pregunta aún abierta de por qué la profundidad de almacenamiento del magma varía de un volcán a otro y qué controla esa profundidad. Junto con un equipo que incluía geofísica Diana Román, de la Institución Carnegie para la Ciencia, Rasmussen fue al campo a recoger material de ocho volcanes ubicados en las duras y remotas Islas Aleutianas de Alaska.
Ambos investigadores se centraron en un entorno geológico específico a la hora de designar los volcanes para este estudio: los llamados volcanes arcoíris que aparecen en la intersección de dos placas tectónicas convergentes, la especie de volcán más numerosa de la Tierra. Este tipo incluye todo el «anillo de fuego» que rodea la placa del Pacífico, lo que los convierte en el objetivo más obvio para mejorar la previsibilidad.
Usando barcos y helicópteros, el equipo recolectó pedazos de ceniza volcánica de estos ocho volcanes en medio de un mar tormentoso. La ceniza volcánica era el objetivo principal de la expedición porque puede contener cristales de olivino verde, cada uno con un diámetro de aproximadamente 1 milímetro, más o menos el grosor de un carné de identidad de plástico. Bajo tierra, estos cristales de olivino a veces atrapan pequeños fragmentos de magma a medida que se forman.
Una vez que una erupción envía estos cristales de olivino especiales a la superficie de la Tierra, el magma que contienen se enfría y se convierte en vidrio. Al analizar la composición química de estos pequeños trozos de magma enfriado del interior del volcán, los investigadores lograron estimar el contenido de agua en el magma.
Después de estimar el contenido de agua de las piezas de magma atrapado por seis de los ocho volcanes Aleutianos, el equipo combinó estos datos con otras estimaciones del contenido de agua magmática tomadas de la literatura científica para otros 56 volcanes de todo el mundo. La relación final de estimaciones del contenido de agua magmática esta abarcaba 3.856 muestras individuales de 62 volcanes.
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