Diversas erupciones explosivas en el volcán Kīlauea de Hawái en 2018 llevaron a científicos a analizarlas para descubrir que encajan en una categoría completamente nueva de esos fenómenos naturales impactantes.

Investigadores de la Universidad de Oregón, el Servicio Geológico de Estados Unidos y la Universidad china de Sichuan estudiaron la dinámica de 12 explosiones consecutivas ocurridas en 2018 en el volcán hawaiano y describieron un nuevo tipo de mecanismo de erupción volcánica.

De acuerdo con el análisis,  las explosiones fueron impulsadas por aumentos repentinos de presión a medida que el suelo se derrumbaba, lo que lanzó penachos de fragmentos de roca y gas caliente al aire, muy parecido a un clásico juguete de cohete de pisotón.

En la mayoría de los casos, las erupciones volcánicas explosivas son provocadas principalmente por el ascenso del magma, la vaporización de las aguas subterráneas o una combinación de ambos, según Josh Crozier, que realizó esta investigación como estudiante de doctorado en la Universidad de Oregón y que ahora pertenece a la Universidad de Stanford, pero las erupciones no encajan del todo en el molde.

“Lo interesante de estas erupciones es que se produjeron varias seguidas y muy similares, algo relativamente inusual. Normalmente, las erupciones volcánicas no se producen con tanta regularidad”

—   Leif Karlstrom, vulcanólogo de la Universidad Oregón

Así que el equipo disponía de más datos de lo habitual con los que trabajar y pudo profundizar en la dinámica específica de las erupciones. Al poner todos esos datos en una variedad de modelos atmosféricos y subsuperficiales, los científicos armaron una nueva historia sobre lo que sucedió en Kīlauea durante la cadena de eventos en 2018.

Los investigadores comparan la dinámica de la erupción con un cohete de juguete, en el que al pisar una bolsa de aire conectada a una manguera se lanza un proyectil al aire.

“El ‘pisotón’ es todo ese trozo de roca de un kilómetro de grosor que cae hacia abajo, presuriza la bolsa y luego fuerza el material directamente hacia arriba”, explicó Crozier. “Y el ‘cohete’ es, por supuesto, el gas y las rocas que salen del volcán”, agregó.

El colapso de las calderas es bastante común, señala Crozier. Así que, aunque ésta es la primera vez que los científicos han detallado específicamente este mecanismo específico de pisotón-cohete, probablemente no es la única vez que ha ocurrido.

Metro platicó con Josh Crozier para saber más sobre este nuevo tipo de erupción.

5 preguntas a…

Josh Crozier, quien realizó esta investigación como estudiante de doctorado en la Universidad de Oregón y que ahora pertenece a la Universidad de Stanford

P: ¿Qué le llevó a analizar las recientes erupciones del volcán Kīlauea de Hawái?

–Cuando comenzaron estas explosiones en 2018, yo era un estudiante de posgrado que investigaba la sismicidad del Kilauea. Estaba claro que algo importante estaba sucediendo con el volcán, tanto desde la perspectiva de los peligros como desde una perspectiva científica. Los científicos del Servicio Geológico de Estados Unidos que monitoreaban el volcán estaban viendo indicios de que algunos modelos conceptuales de la actividad explosiva anterior del Kilauea podrían no aplicarse aquí. Además, mis colegas y yo nos dimos cuenta de que ésta era una oportunidad para explorar cómo se relacionan los penachos eruptivos atmosféricos con los datos geofísicos con más detalle de lo que suele ser posible, ya que el Kilauea es uno de los volcanes mejor monitorizados del mundo.

P: ¿Qué tipos de erupciones volcánicas existían antes del descubrimiento?

–Existen muchos “tipos” de erupciones volcánicas, en las que intervienen diferentes tipos de magma y que van desde las efusivas hasta las altamente explosivas. Si nos centramos en las erupciones explosivas en particular, normalmente se ha considerado que éstas se sitúan en un espectro que va de lo magmático a lo freático, en función de lo que proporciona la fuente del material erupcionado. Las erupciones magmáticas implican el ascenso de magma fundido que exhala gas a medida que asciende, mientras que las erupciones freáticas son impulsadas por agua subterránea que se convierte en vapor y fragmenta la roca de la corteza.

P: ¿Cuál es la nueva categoría de erupción volcánica y en qué se diferencia de las demás?

–El mecanismo de erupción “stomp-rocket” que analizamos en el Kilauea no encaja dentro del espectro magmático-freatico. Las explosiones del Kilauea de 2018 fueron provocadas directamente por el colapso de la caldera, que presurizó una bolsa subsuperficial de gas magmático acumulado y fragmentos de roca y empujó este material hacia arriba a través de un respiradero eruptivo. Esto significa que las explosiones se produjeron sin necesidad de aporte de agua subterránea ni ascenso de magma.

P: ¿Cómo se descubrió esta nueva categoría?

– Hay varios factores clave que apuntan al mecanismo “pisotón-cohete”. Uno de ellos es que el material que entró en erupción durante estos fenómenos era en su mayor parte “clastos líticos”, es decir, trozos rotos de roca de la corteza terrestre o lava previamente enfriada, en lugar de magma fundido “fresco” como ocurre en las erupciones magmáticas típicas. En la mayoría de los casos, la falta de magma fresco podría implicar actividad “freática”, en la que el agua subterránea que se convierte en vapor impulsa las erupciones, lo que se invocó para las anteriores erupciones explosivas del Kilauea en 1924. Sin embargo, Paul Hsieh y Steve Ingebritsen (USGS) utilizaron simulaciones de aguas subterráneas para demostrar que, en 2018, las rocas alrededor del respiradero de la cumbre deberían haber estado demasiado calientes para la entrada de agua subterránea líquida en el momento en que se produjeron las explosiones. Por último, los datos sísmicos, geodésicos e infrasónicos sugieren que la región de la cumbre estaba experimentando las primeras etapas del colapso de la caldera durante este tiempo. En este estudio, presentamos la primera prueba de la idea del cohete que pisa fuerte, combinando inversiones sísmicas con simulaciones de penachos eruptivos y cotejando las restricciones clave de los datos geofísicos y atmosféricos.

P: –¿Cómo se compara la dinámica de la erupción con la de un cohete de juguete?

Estas erupciones son análogas a un cohete de juguete de gran tamaño que lanza un cohete de espuma al pisar un globo lleno de aire. En el Kilauea, el depósito era una reserva de magma situada a 1-2 km de profundidad bajo la cima del volcán, que se había ido drenando de modo que su parte superior contenía principalmente gas y restos de roca en lugar de magma líquido. El “pisotón” se produjo por un colapso abrupto de la caldera, en el que una gran sección de roca de la corteza que recubría el depósito de magma se deslizó repentinamente hacia abajo. Este colapso presurizó el gas y los restos de roca, impulsándolos hacia arriba a través de un respiradero de la cumbre para producir las explosiones.

Algunos tipos de erupciones

Erupciones explosivas:  estas se sitúan en un espectro que va de lo magmático a lo freático, en función de lo que proporciona la fuente del material erupcionado.

Erupciones magmática: implican el ascenso de magma fundido que exhala gas a medida que asciende.

Erupciones freáticas: son impulsadas por agua subterránea que se convierte en vapor y fragmenta la roca de la corteza.