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Un nuevo estudio publicado en Science concluye que para el tipo de volcán más común del mundo, el magma con mayor contenido de agua tiende a almacenarse a mayor profundidad 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 clave para desarrollar modelos precisos de actividad volcánica y erupciones.

En todo el mundo, entre 40 y 50 volcanes están actualmente en erupción o en estado de agitación, y cientos de millones de personas corren el riesgo de los peligros planteados por estos volcanes potencialmente activos.

Sin embargo, a pesar de los profundos peligros que suponen las erupciones volcánicas para la vida y la propiedad de las personas, la humanidad sigue sin poder predecirlas con fiabilidad y precisión, e incluso cuando las previsiones son realizadas con exactitud por los expertos, pueden no dar tiempo suficiente para que la gente evacue y haga los preparativos de emergencia.

Las predicciones precisas y fiables han seguido siendo un objetivo difícil de alcanzar, en gran medida porque los vulcanólogos no comprenden del todo la dinámica y los procesos naturales del magma que se encuentra debajo de un volcán antes de salir a la superficie. Ahora, los resultados de un nuevo estudio dirigido por el vulcanólogo Dan Rasmussen, becario Peter Buck del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, en Estados Unidos, pueden acercar a los expertos a la predicción precisa de las erupciones volcánicas.

«Este estudio relaciona la profundidad a la que se almacena el magma con el agua, lo cual es significativo porque el agua inicia y alimenta en gran medida las erupciones», explica Rasmussen, que añade que el agua impulsa las erupciones de forma análoga a como el dióxido de carbono puede hacer explotar una botella de refresco agitada.

«Con el agua disuelta en el magma que se almacena debajo de un volcán, si se produce una disminución repentina de la presión, como cuando se abre de repente la tapa de una botella de refresco agitada, se forman burbujas de gas que hacen que el magma suba y salga disparado del volcán, de forma similar a cuando un refresco sale disparado de la tapa de una botella –explica Rasmussen en un comunicado–. Más contenido de agua en el magma significa más burbujas de gas y potencialmente una erupción más violenta».

«Estos resultados nos acercan a la comprensión de la física y las condiciones de almacenamiento del magma bajo los volcanes, y eso es un ingrediente esencial para los tipos de modelos detallados basados en la física necesarios para predecir con mayor precisión las erupciones», prosigue.

El estudio se ha llevado a cabo mediante nuevos trabajos de campo y análisis de laboratorio, además de un nuevo análisis de los datos existentes recogidos en las erupciones volcánicas del pasado, que son objeto de seguimiento por parte del Programa de Vulcanismo Global del Smithsonian.

Rasmussen comenzó su investigación en 2015 mientras completaba su doctorado en el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia con su asesor, el vulcanólogo Terry Plank, quien le sugirió que persiguiera la cuestión 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 a la geofísica Diana Roman, de la Institución Carnegie para la Ciencia, Rasmussen salió al campo para recoger material volcánico de ocho volcanes situados en las escarpadas y remotas Islas Aleutianas de Alaska.

Se centraron en un entorno geológico concreto a la hora de seleccionar los volcanes para este estudio: los llamados volcanes de arco que se producen en la intersección de dos placas tectónicas convergentes, el tipo de volcán más numeroso de la Tierra y comprenden la totalidad del «anillo de fuego» que rodea la placa del Pacífico, lo que los convierte en el objetivo más obvio para mejorar la capacidad de predicción.

Utilizando barcos y helicópteros, el equipo recogió trozos de ceniza volcánica de estos ocho volcanes en medio de mares agitados y, en la isla de Unimak, la amenaza de los osos pardos gigantes. La ceniza volcánica era el objetivo principal de la expedición porque puede contener cristales verdes de olivino, cada uno de ellos 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 trozos de magma cuando se forman. Después de que una erupción envíe estos cristales especiales de olivino a la superficie de la Tierra, el magma que contienen se enfría y se convierte en vidrio. Al analizar la composición química de estos minúsculos trozos de magma enfriado del interior de un volcán, los investigadores pudieron estimar el contenido de agua del magma.

Tras estimar el contenido de agua de los trozos de magma atrapados recogidos en seis de los ocho volcanes de las Aleutianas, el equipo combinó esos datos con otras estimaciones del contenido de agua magmática tomadas de la literatura científica para otros 56 volcanes de todo el mundo. La lista final de estimaciones de contenido de agua magmática abarcaba 3.856 muestras individuales de 62 volcanes.

Para examinar la relación entre el contenido de agua estimado de estos depósitos de magma y sus respectivas profundidades de almacenamiento, recorrieron la literatura científica y crearon una lista adjunta de 331 estimaciones de profundidad para 112 volcanes.

Tras años de trabajo de campo, análisis geoquímicos y revisión de la literatura, el equipo pudo trazar las profundidades de almacenamiento de magma estimadas para 28 volcanes de todo el mundo frente a sus respectivos contenidos estimados de agua magmática.

Los resultados fueron sorprendentemente claros: el contenido de agua de un depósito de magma estaba fuertemente correlacionado con su profundidad de almacenamiento. En otras palabras, los magmas que contenían más agua tendían a almacenarse a mayor profundidad en la corteza terrestre.

El estudio también demuestra que el contenido de agua de un magma es el responsable de controlar su profundidad, en lugar de estar simplemente correlacionado con ella. El equipo demostró esta relación causal detectando la presencia de trazadores químicos asociados a la formación de magmas que contienen agua en el manto terrestre.

«Si la profundidad de almacenamiento determinara el contenido de agua en el magma, aún podría crear la correlación entre el contenido de agua y la profundidad que observamos, pero no produciría los trazadores químicos del contenido inicial de agua del magma que encontramos», subraya Rasmussen.

En cuanto a cómo el contenido de agua podría determinar la profundidad de almacenamiento del magma, Rasmussen y sus coautores sostienen que tiene que ver con un proceso conocido como desgasificación en el que el agua mezclada con el magma forma burbujas de gas. Cuando el magma que asciende por la corteza terrestre empieza a desgasificarse, se vuelve más viscoso, lo que, según los investigadores, hace que el ascenso del magma se ralentice y se detenga.

Las pruebas de que el contenido de agua controla en gran medida la profundidad de almacenamiento del magma anulan la explicación más aceptada actualmente en este campo, que sostiene que el magma asciende a través de las grietas de la corteza terrestre porque la roca fundida es más boyante que la corteza circundante, y se asienta en su profundidad de almacenamiento porque alcanza una flotabilidad neutra en la que el magma no es más boyante que su entorno.

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