Los científicos producen lava para romper misterios volcánicos mortales

Predecir tsunamis podría ayudar a salvar miles de vidas. Ahora, los expertos están recurriendo a los radares, los submarinos y la lava casera para comprender mejor qué impulsa estas fuerzas colosales.

Unos minutos antes de las 21:00 horas del 22 de diciembre, una parte del volcán Anak Krakatau de Indonesia se derrumbó en el mar, provocando un tsunami que golpeó sin previo aviso media hora más tarde, matando a cientos de personas.

La actividad sísmica se ha ido acumulando desde el verano, y con el volcán todavía arrojando nubes de ceniza, las comunidades costeras de Java y Sumatra están preparadas para otro éxito.

La mayoría de los tsunamis son causados ​​por terremotos, no por volcanes y, por lo tanto, no tenemos una comprensión detallada de cómo interactúan las erupciones volcánicas con los océanos y qué tipos de erupciones podrían causar tsunamis como el de Indonesia. Pero los científicos están trabajando para cambiar eso con modelos de computadora, submarinos de última generación y lava casera.

Stephan Grilli, un experto en tsunamis de la Universidad de Rhode Island, fue parte de un proyecto que trazó un mapa del área alrededor de Anak Krakatau antes de que estallara. Él y sus colegas habían estudiado la famosa erupción del Krakatoa de 1883, un evento tan grande que se escuchó a 3.000 millas de distancia en Mauricio y redujo las temperaturas medias globales durante el año en 1,2 grados centígrados.

También provocó un tsunami que mató a 36.000 personas en Yakarta. Los materiales fueron evacuados del volcán directamente al aire, explica Grilli, antes de colapsar y deslizarse por sus laderas hacia el mar a gran velocidad, creando olas. Posteriormente, hubo explosiones más violentas, posiblemente causadas por la mezcla de lava con agua, que podrían haber causado más olas, y luego la falla se cerró en un movimiento lateral, empujando más agua mientras lo hacía.

Durante los últimos 30 años, los investigadores Steven Carey y Haraldur Sigurdsson han organizado estos eventos basándose en los depósitos de rocas que quedaron atrás. Al examinar qué tipos de rocas se formaron y dónde después de una erupción, los vulcanólogos pueden hacer inferencias sobre la velocidad de los flujos de lava y la viscosidad del material que apareció. “Es como un rompecabezas”, dice Grilli. “Al tomar todas las pruebas, puede hacer un trabajo de detective”.

La erupción de 1883 dejó un gran pozo, llamado caldera, donde una vez estuvo la cima del Krakatoa, rodeado por un anillo de islas que eran los restos de su base. Pero el magma aún se elevaba desde el fondo del océano en explosiones periódicas, y en 1928 un nuevo volcán se había elevado sobre el nivel del mar: Anak Krakatau, o “hijo de Krakatoa”. Se elevó a una altura de más de 300 metros antes de la erupción y el tsunami de diciembre, un evento que había sido predicho en un periódico de 2012.

Después de la erupción de diciembre, Grilli y sus colegas trabajaron durante las vacaciones para crear modelos informáticos y simulaciones de esta nueva erupción, utilizando imágenes satelitales y fotos e información de mareógrafos en el área. David Tappin del Servicio Geológico Británico, uno de los colaboradores de la investigación de Grilli, se encuentra ahora en Indonesia para una subvención de respuesta rápida con la esperanza de recopilar más información de Anak Krakatau, aunque todavía es demasiado peligroso acercarse demasiado.

Habían planeado visitar el sitio este verano, justo antes de la última erupción, para recopilar mejores datos sobre la forma y composición del fondo marino fuera de la caldera utilizando la última tecnología. “Las técnicas típicas son acústicas”, dice Grilli. Esto incluye un sonar que penetra en el suelo, que puede mapear no solo el lecho marino en sí, sino también la estructura del suelo debajo de él. Para explorar aún más profundamente, los investigadores pueden usar estudios sísmicos, que implican enviar un impulso al suelo y procesar ondas de retorno. “Es como imágenes médicas”, dice.

Algunas herramientas potenciales que podrían estar disponibles para los vulcanólogos son los vehículos submarinos equipados con cámaras de video y otros sensores. El Dr. Robert Ballard, uno de los colegas de Grilli en el departamento de oceanografía de la Universidad de Rhode Island, fue pionero en el uso de tales embarcaciones en la década de 1980 en busca de los restos del Titanic. El equipo de investigación de Grilli está tratando de obtener fondos para respaldar un viaje prolongado de verano, pero se ha visto frustrado por el cierre del gobierno de EE. UU.

Creen que el colapso de Anak Krakatau se debió a que, al surgir del mar después de la erupción de 1883, no lo hizo por igual. “Cuando Anak Krakatau creció, hubo un evento submarino en el que el agua y el magma estaban en contacto”, dice Grilli. “Esa interacción creó muchos vapores que entraron en la roca volcánica y la hicieron menos resistente”. Como resultado, parte del volcán, la cara suroeste, sufrió un error más rápido y, cuando se apilaron varias capas encima, se sobrecargó y colapsó.

Mientras Grilli y sus colegas construyen modelos informáticos de volcanes enteros, otros están trabajando a menor escala y estudiando la interacción entre la lava y el agua con más detalle. Esto podría arrojar luz sobre cómo la formación de nuevas rocas después de una erupción podría verse comprometida y cuándo y cómo el agua y la lava podrían tener consecuencias explosivas y peligrosas.

En la Universidad de Buffalo, Nueva York, Ingo Sonder y sus colegas toman roca volcánica solidificada de una cantera y la cuecen en un horno a 1300 grados para convertirla nuevamente en roca fundida. Luego lo vierte (con mucho cuidado, usando trajes reflectantes especiales) en gruesas canaletas de acero de diferentes formas y tamaños, lo rocía con agua a presión y da un paso atrás para ver qué sucede.

Las explosiones resultantes crean excelentes imágenes de video, pero también pueden ayudar a los investigadores a comprender cómo interactúa el magma con el agua en volcanes submarinos o en el océano, como Anak Krakatau. Por ejemplo, encontraron que cuando el agua penetra entre capas de piedra fundida, se producen explosiones más intensas.

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Las mezclas no siempre explotaron inmediatamente. A altas temperaturas, se formó una fina película de vapor donde el agua se encontraba con la lava. “Es el mismo efecto que hace que pequeñas gotas de agua bailen sobre un plato caliente cuando el plato está muy caliente”, dice Sonder. Esto crea una capa de amortiguación que detiene la explosión hasta que es provocada por una fuerza externa. Los investigadores hicieron esto golpeando los contenedores de la casa con lava con un mazo motorizado.

Se necesita mucho más trabajo, dice Sonder, con diferentes tipos de rocas volcánicas en diferentes condiciones, pero en última instancia, los datos que recopila en Buffalo podrían alimentar los tipos de modelos producidos por investigadores como Grilli. “El objetivo a largo plazo es tener estos análisis listos, especialmente para las áreas de alto riesgo que no esperamos que pongan en peligro”, dice Sonder.

Por ejemplo, en los Estados Unidos, la mayoría de los estudios de tsunamis se han realizado en la costa oeste propensa a los terremotos. Pero Grilli dice que la costa este podría ser vulnerable a eventos en el extranjero en las Islas Canarias. Si bien el evento Anak Krakatau consistió en aproximadamente 0,3 km3 de material, un colapso similar del volcán Cumbre Vieja, mucho más grande, en la isla de La Palma, podría enviar varios cientos de kilómetros cúbicos de material al mar. El modelado sugiere que esto desencadenaría un tsunami que destruiría las islas cercanas y llegaría a la costa este de los Estados Unidos, a unas 4.000 millas de distancia, con enormes olas.

Dicha investigación puede ayudar a limitar las áreas donde las erupciones volcánicas podrían causar tsunamis, pero no puede hacer mucho para predecir el momento específico de un evento. Grilli también está trabajando en otro proyecto con Charles-Antoine Guérin de la Universidad de Toulon, que tiene como objetivo mejorar el sistema de alerta de tsunamis para las zonas costeras.

La mayoría de los sistemas de alerta de tsunamis monitorean los terremotos, pero pocos tienen en cuenta las ocasiones más raras en las que podrían ser provocados por volcanes. “No podemos predecir cuándo ocurrirá el accidente; todo lo que podemos hacer es medir el tsunami cuando golpee”, dice Grilli. Tradicionalmente, la tecnología de medición se basa en boyas que detectan cambios en el nivel del mar, pero este sistema no advierte demasiado, ya que solo detecta las olas a medida que pasan.

El nuevo enfoque utiliza un radar de alta frecuencia combinado con algoritmos para detectar las firmas de los tsunamis que ingresan a las corrientes superficiales. Grilli cree que el sistema, que se está probando en la isla de Vancouver en Columbia Británica, Canadá, podría haber proporcionado una advertencia de 15 minutos para el tsunami de diciembre en Indonesia.

Se necesitará un enfoque “multidisciplinario” para proteger nuestras costas de la amenaza de erupciones volcánicas, dice Grilli, y los científicos están atacando el problema desde una variedad de ángulos. Finalmente, ya sea que esté pilotando submarinos en la base de un volcán o preparando lava casera en un garaje en Rhode Island, el objetivo es el mismo. “Se trata de ayudar a la sociedad”, dice Grilli. “Mejorar la mitigación y la respuesta y salvar vidas”.

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