Los investigadores han descubierto un control simple y sorprendente sobre la profundidad de la cámara de magma de un volcán: la cantidad de agua que contiene. El hallazgo es significativo porque el agua alimenta las erupciones más devastadoras, desde el Vesubio en el 79 EC hasta el Monte Pinatubo en 1991.
El trabajo también podría ayudar a mejorar los modelos que predicen erupciones, que durante años se han basado en los estruendos sísmicos de un volcán y los registros de su comportamiento pasado. Ahora, dice Daniel Rasmussen, vulcanólogo del Museo Nacional Smithsonian de Historia Natural que dirigió el nuevo estudio, «estamos combinando esa información con modelos que consideran la física fundamental de lo que sucede debajo de un volcán».
Rasmussen y sus colegas querían entender por qué las cámaras de magma (mezclas fangosas de roca fundida, cristales sólidos y gases) se encuentran entre aproximadamente 1 kilómetro y 12 kilómetros por debajo de la superficie de los volcanes de «arco», un tipo común de volcán que se forma cerca del límites de las placas tectónicas. Cuando las placas de la corteza oceánica se deslizan hacia el manto, la capa que constituye la mayor parte del interior de la Tierra, arrastran agua que queda atrapada en los minerales. Esta agua luego alimenta la formación de magmas.
A medida que este magma sube a través de grietas y fisuras, se despresuriza. Eventualmente, el agua en el magma es forzada a salir en forma de burbujas de vapor, muy parecidas a las burbujas en una lata reventada de refresco carbonatado. Pero el magma también se vuelve más pegajoso a medida que pierde agua, y Rasmussen y sus colegas sospecharon que gradualmente se vuelve tan espeso que no puede subir más, al menos hasta que una perturbación física, como una inyección de magma adicional, provoque una erupción.
Los modelos teóricos sugieren que la profundidad a la que el magma comienza a perder agua depende de su contenido inicial de agua. Un cuerpo de magma con un 1 % de agua en peso comenzaría a perder agua apenas 1 kilómetro por debajo de la superficie, por ejemplo, pero para el magma con un 7 % de agua en peso, la pérdida comenzaría mucho más profundo, a unos 12 kilómetros. Esto significa, en contra de la intuición, que los magmas «más húmedos», aunque inicialmente son más fluidos, se espesan y se estancan a mayores profundidades que los «más secos». Los investigadores pensaron que esto podría explicar por qué los magmas ocurren a diferentes profundidades.
Sin embargo, probar la idea con volcanes del mundo real no es fácil, porque la composición química de un magma puede cambiar durante una erupción. Los investigadores necesitaban una forma de muestrear directamente el magma inalterado en profundidad, y para hacerlo recurrieron a la escala microscópica.
A medida que crecen los cristales en la papilla de una cámara de magma, las irregularidades en su estructura pueden atrapar pequeños fragmentos de magma puro. Estos fragmentos, conocidos como inclusiones fundidas, se enfrían y endurecen, pero permanecen inalterados durante una erupción. “Una inclusión fundida es como una pequeña cámara de magma que queda atrapada”, dice Rasmussen.
El equipo de Rasmussen calculó el contenido de agua de casi 4000 inclusiones derretidas reunidas de rocas arrojadas por 62 volcanes de arco en todo el mundo. Luego verificaron sus datos con un subconjunto de 28 de estos volcanes para los cuales se conoce la profundidad de la cámara de magma a partir de datos geofísicos. La relación, que el equipo informa hoy en Cienciaera exactamente lo que predijeron los modelos: cuanto más profundo es el magma, mayor es su contenido de agua.
“Es muy elegante”, dice Michael Stock, vulcanólogo del Trinity College Dublin. «Muestran una correlación tan fuerte con el contenido de agua que es casi difícil creer que algo más pueda explicar por qué los magmas están donde están en la corteza».
El descubrimiento puede eventualmente ayudar a mejorar el pronóstico volcánico porque se sabe que el agua y otros gases en el magma desencadenan erupciones particularmente explosivas. “Se podría decir que [deeper magmas] tener más combustible para erupciones explosivas”, dice Rasmussen. Sin embargo, la explosividad no depende tanto de la abundancia de agua, sino de cómo escapa. “Si el agua ha escapado antes de llegar a la superficie, es posible que haya un flujo de lava pegajosa”, dice Christopher Kilburn, vulcanólogo del University College London. “Si las burbujas se quedan dentro del magma y salen a la superficie como espuma, entonces puedes tener una gran erupción explosiva”.
El nuevo hallazgo es una pieza importante del rompecabezas para comprender los volcanes, pero se debe trabajar mucho más para comprender las erupciones más explosivas, dice Catherine Annen, geóloga del Instituto de Geofísica de la Academia Checa de Ciencias. “Solo podemos esperar que algún día tengamos modelos físicos que tengan poder predictivo sobre el comportamiento volcánico”, dice ella. «Aún no estamos allí.»
