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Investigadores de Cornell han descubierto pistas microscópicas precisas sobre el lugar donde se almacena el magma, lo que ofrece una forma de evaluar mejor el riesgo de erupciones volcánicas.
La nueva investigación, que se apoya en la experiencia obtenida con la erupción en la isla de La Palma en 2021, se publica en Science Advances.
En los últimos años, los científicos han utilizado imágenes de satélite, datos sísmicos y GPS para buscar la deformación del suelo cerca de volcanes activos, pero estas técnicas pueden ser imprecisas a la hora de localizar la profundidad de almacenamiento del magma. Al encontrar fluidos microscópicos ricos en dióxido de carbono encerrados en cristales volcánicos enfriados, los científicos pueden determinar con precisión, con una aproximación de cien metros, dónde se encuentra el magma.
«Una cuestión fundamental es dónde se almacena el magma en la corteza y el manto terrestre», explica en un comunicado el autor principal, Esteban Gazel, catedrático en Cornell Engineering. «Esa localización importa porque se puede calibrar el riesgo de una erupción señalando la ubicación específica del magma, en lugar de otras señales como el sistema hidrotermal de un volcán».
Gazel afirma que la velocidad y la precisión son esenciales. «Estamos demostrando el enorme potencial de esta técnica mejorada en términos de rapidez y precisión sin precedentes», afirmó. «Podemos producir datos a los pocos días de que lleguen las muestras de un yacimiento, lo que proporciona resultados mejores y casi en tiempo real».
En los fenómenos volcánicos, el magma alcanza la superficie de la Tierra y entra en erupción en forma de lava y -dependiendo de la cantidad de gas que contenga- puede tener carácter explosivo. Cuando se deposita como parte de la lluvia radioactiva de la erupción, el material fragmentado de grano fino -llamado tefra- puede recogerse y evaluarse rápidamente.
Gazel y el estudiante de doctorado Kyle Dayton dedujeron cómo utilizar las inclusiones de fluidos ricos en dióxido de carbono atrapados en cristales de olivino para indicar con precisión la profundidad, ya que la densidad del dióxido de carbono de estas inclusiones está controlada por la presión.
Estos fluidos pueden medirse rápidamente con un instrumento calibrado de espectroscopia Raman para determinar -en términos de kilómetros- a qué profundidad se almacenó el magma y la profundidad del yacimiento abrasador.
En el laboratorio de Gazel se desarrollaron métodos de espectroscopia Raman más precisos. «Mejoramos la precisión en un orden de magnitud con respecto a los geobarómetros disponibles, de kilómetros a metros», dijo, «pero también la resolución espacial de las mediciones de inclusión de decenas de micras, hasta una micra en comparación con las técnicas de microtermometría disponibles anteriormente».
El volcán de la Palma
Tras cinco décadas de inactividad, se abrieron nuevos respiraderos en el volcán Cumbre Vieja de La Palma, en las Islas Canarias, y comenzaron a entrar en erupción el 19 de septiembre de 2021. Semanas después, Gazel y Dayton se unieron a un pequeño equipo de élite de investigadores internacionales para estudiar el volcán.
Esta investigación canaria llevó a Gazel y Dayton a hurgar en la tefra para encontrar cristales, que a su vez proporcionan datos para mejorar los modelos y previsiones de erupción.
«Estamos descubriendo a qué profundidad se almacena el magma antes de una erupción a través de lo que el volcán hace aflorar», explicó Dayton.
«A medida que estos cristales volcánicos crecen, de vez en cuando atrapan accidentalmente pequeñas burbujas de fluido de dióxido de carbono», explicó. «Estos cristales se exhuman durante la erupción volcánica y buscamos en la tefra cristales que contengan inclusiones de fluidos. A través de estos pequeños accidentes podemos descubrir algunos de los secretos volcánicos de la Tierra desde las profundidades para comprender mejor y prepararnos para futuras erupciones.»
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