Descubren el «disparador» de las erupciones en los supervolcanes

La sobrepresión generada por las diferencias de densidad en la cámara de magma puede provocar una supererupción de un supervolcán

La sobrepresión generada por las diferencias de densidad en la cámara de magma, que se encuentra en la corteza terrestre debajo del volcán, puede provocar una supererupción de un supervolcán, según un estudio. Los nuevos hallazgos, publicados en 'Nature Geoscience', podrían ayudar a comprender mejor los supervolcanes, incluyendo la rapidez con la que su magma puede penetrar la corteza de la Tierra y alcanzar la superficie.

Los supervolcanes no son volcanes habituales. Su eficaz "explosión"en lugar de una erupción deja un agujero gigante en la corteza de la Tierra en lugar de un cono volcánico, una caldera volcánica que puede ser de hasta cien kilómetros de diámetro.

En promedio, los supervolcanes están activos con menor frecuencia, una vez cada 100.000 años, y desde que comenzaron los registros, ninguno ha estado activo. En consecuencia, los investigadores sólo pueden tener una vaga idea de estos eventos basándose en las capas de ceniza y roca que han sobrevivido.

Un equipo de investigadores encabezados por la profesora de la Escuela Politécnica Federal de Zurich (ETH-Zurich), en Suiza, Carmen Sánchez-Valle ha identificado un disparador de supererupciones determinando la densidad del magma supervolcánico gracias a un haz de rayos X en la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón (ESRF) en Grenoble, Francia.

Los supervolcanes conocidos están situados en la caldera de Yellowstone, en Estados Unidos; el Lago Toba, en Indonesia y el Lago Taupo, en Nueva Zelanda. Sin embargo, el Campi Flegrei algo más pequeño, cerca de Nápoles, también se incluyen entre la veintena de supervolcanes conocidos en la Tierra hasta la fecha.

El hecho de que, a diferencia de los volcanes convencionales, las supererupciones no se activan únicamente por la sobrepresión provocada por la recarga de magma en la cámara de magma ha estado claro durante mucho tiempo. La cámara de magma de un supervolcán puede ser de varios kilómetros de espesor y hasta cien kilómetros de ancho, lo que hace que sea demasiado grande para mantener la suficiente presión excesiva a través de la recarga de magma.

Hasta ahora, los científicos sólo podían especular sobre qué desencadena una supererupción. Se cree que un posible mecanismo es la sobrepresión en la cámara de magma generada a través de las diferencias de densidad entre el magma fundido menos denso y la roca comparativamente más densa de los alrededores.

"El efecto es comparable a la flotabilidad de un balón lleno de aire bajo el agua, que es forzado hacia arriba por el agua más densa alrededor de él", pone como ejemplo Wim Malfait , primer autor del estudio, hasta hace poco en la ETH Zurich y ahora investigador del Laboratorio suizo de Ciencias de los Materiales y Tecnología (EMPA).

Para que el magma atraviese la corteza terrestre por encima de la cámara de magma y se labre un camino a la superficie, se necesita un nivel de sobrepresión que es 100 a 400 veces mayor que la presión de aire (10 a 40 megapascales). Con el fin de investigar si las diferencias en la densidad pueden generar esas altas presiones, se necesita conocer la densidad de la masa fundida de magma y el material de roca de alrededor, pero hasta ahora, no se podía medir directamente la masa fundida de magma.

Ahora, por primera vez, los investigadores han tenido éxito al determinar la densidad del magma supervolvácino con la ayuda de rayos X. "Los rayos X pueden sondear el estado, líquido o sólido, y el cambio de densidad cuando el magma se cristaliza en la roca", explica Mohamed Mezouar, científico del ESRF y coautor de la publicación en 'Nature Geoscience'.

Los científicos utilizaron una prensa especial para estudiar el magma producido artificialmente que se derrite en las mismas condiciones de presión y temperatura extremas que en el interior de una cámara de magma volcánico. con las condiciones naturales de un supervolcán. Por otra parte, los investigadores variaron el contenido de agua de las masas fundidas y, a través de los diferentes parámetros, formularon ecuaciones matemáticas que les ayudaron a reconstruir las condiciones de un supervolcán.

"Los resultados revelan que si la cámara de magma es lo suficientemente grande, la sobrepresión causada por las diferencias de densidad es suficiente para penetrar la corteza más arriba e iniciar una erupción", afirma Sánchez-Valle. Mecanismos que favorecieron las erupciones volcánicas convencionales, tales como la saturación del magma con vapor de agua o la tensión tectónica, podrían ser factores contribuyentes, pero no son necesarios para desencadenar una supererupción, señalan los investigadores.

Los supervolcanes son considerados una amenaza poco frecuente pero grave. Como no son fáciles de detectar debido a su apariencia inusual, los nuevos están todavía descubriéndose hoy. Las supereruciones expulsan al menos 450 pero a veces hasta varios miles de kilómetros cúbicos de material de roca y cenizas a la superficie y en la atmósfera.

En el caso de las erupciones explosivas, ceniza y fragmentos de roca con sus componentes químicos nocivos para el medio ambiente pueden elevarse más de treinta kilómetros de altura en la atmósfera y tienen un impacto devastador en el clima y la vida en la Tierra.