El sobrecalentamiento disuelve los moldes que el magma necesita para cristalizarse
Bajo la superficie de volcanes aparentemente similares se esconde una diferencia invisible pero decisiva: la temperatura a la que el magma fue calentado antes de ascender. Investigadores de la Universidad de Manchester han descubierto que el sobrecalentamiento del magma disuelve los núcleos de cristal internos, retrasando la cristalización por horas en lugar de minutos, y determinando así si una erupción será explosiva o tranquila. Este hallazgo, nacido del estudio de la erupción de Tajogaite en La Palma en 2021, añade una nueva dimensión a la comprensión humana de uno de los fenómenos más poderosos de la naturaleza.
- Durante décadas, los vulcanólogos no podían explicar por qué dos volcanes casi idénticos podían erupcionar de formas radicalmente distintas, dejando a las comunidades cercanas sin herramientas claras de predicción.
- El sobrecalentamiento del magma disuelve los núcleos de cristal preexistentes, retrasando la cristalización más de ocho horas frente a los veinte minutos que tarda un magma sin sobrecalentar.
- Usando magma real de La Palma y tecnología de microtomografía de rayos X de sincrotrón, el equipo de Manchester logró observar por primera vez la cristalización volcánica en tiempo real dentro del laboratorio.
- Cuando la cristalización se retrasa, el magma asciende fluido y cargado de gases, desencadenando erupciones explosivas y espectaculares; cuando cristaliza rápido, los gases escapan gradualmente y la erupción es suave y efusiva.
- Los hallazgos ya se incorporan en modelos numéricos que simulan el ascenso del magma, apuntando a pronósticos volcánicos más precisos y evacuaciones mejor planificadas para poblaciones en riesgo.
Dos volcanes casi idénticos pueden comportarse de formas radicalmente distintas al erupcionar: uno lanza fuentes de lava espectaculares mientras el otro rezuma magma con calma. Durante años, los vulcanólogos carecían de una explicación clara. Ahora, investigadores de la Universidad de Manchester creen haberla encontrado en algo tan fundamental como la temperatura del magma antes de que ascienda.
El descubrimiento surgió del estudio de la erupción de Tajogaite en 2021, en La Palma, España. Cuando el magma se sobrecalienta por encima del umbral en que los cristales pueden existir, los pequeños núcleos de cristal ya presentes se disuelven. Sin esos puntos de partida, la cristalización se ralentiza drásticamente y el magma se vuelve más uniforme, menos propenso a formar nuevos cristales. Las consecuencias para el comportamiento eruptivo son enormes.
Para comprobarlo, el equipo recreó condiciones volcánicas en el laboratorio usando magma real de La Palma, combinando un recipiente transparente a los rayos X con tecnología de microtomografía de sincrotrón en Diamond Light Source. Los resultados fueron contundentes: el magma sin sobrecalentar comenzó a cristalizarse en unos veinte minutos, mientras que el sobrecalentado tardó más de ocho horas. La Dra. Barbara Bonechi subrayó que esta diferencia es crucial, ya que los cristales aumentan la viscosidad del magma, haciéndolo más espeso y lento.
Cuando el magma permanece fluido más tiempo, asciende rápidamente y retiene los gases volcánicos disueltos hasta el final, generando erupciones explosivas y dramáticas. Cuando cristaliza pronto, se vuelve viscoso, asciende despacio y permite que los gases escapen gradualmente, produciendo una erupción mucho más suave.
Los investigadores incorporaron estos retrasos medidos en modelos numéricos que simulan el movimiento del magma a través de la corteza. La Dra. Margherita Polacci señaló que los modelos de riesgo volcánico tradicionales se centraban en la química, los gases y la presión, pero este trabajo demuestra que la historia térmica previa a la erupción y la cinética de cristalización también son determinantes. Si los científicos logran integrar esta variable en el monitoreo volcánico, las comunidades que viven cerca de volcanes activos podrían contar con pronósticos más precisos y, con ellos, evacuaciones más seguras y ordenadas.
Dos volcanes que se ven casi idénticos pueden comportarse de formas radicalmente distintas cuando entran en erupción. Uno lanza lava en fuentes espectaculares; el otro rezuma magma de manera casi tranquila. Durante años, los vulcanólogos no tenían una explicación clara para estas diferencias. Ahora, investigadores de la Universidad de Manchester creen haber encontrado la respuesta en algo tan fundamental como la temperatura del magma antes de que suba hacia la superficie.
El descubrimiento surgió del estudio detallado de la erupción de Tajogaite en 2021, que ocurrió en La Palma, España. Los científicos descubrieron que cuando el magma se sobrecalienta —es decir, cuando se calienta por encima de la temperatura en la que normalmente los cristales pueden existir— algo notable sucede: los pequeños núcleos de cristal que ya estaban presentes se disuelven. Estos núcleos actúan como puntos de partida para que crezcan más cristales. Sin ellos, la cristalización se ralentiza drásticamente. El magma sobrecalentado también se vuelve más uniforme internamente, menos propenso a que nuevos cristales comiencen a formarse. Todo esto tiene consecuencias enormes para cómo erupciona el volcán.
Para entender esto en profundidad, el equipo de Manchester recreó las condiciones volcánicas en el laboratorio usando magma real de La Palma. Utilizaron un recipiente especial transparente a los rayos X, combinado con tecnología de microtomografía de rayos X de sincrotrón en Diamond Light Source, para observar la cristalización mientras ocurría. Los resultados fueron reveladores: el magma que no había sido sobrecalentado comenzó a cristalizarse en aproximadamente veinte minutos. El magma que sí había experimentado sobrecalentamiento no empezó a cristalizarse hasta después de más de ocho horas. Esa diferencia de tiempo es enorme.
La Dra. Barbara Bonechi, investigadora asociada en Manchester, explicó la importancia de estos hallazgos: el crecimiento de cristales y burbujas controla drásticamente cómo entra en erupción el magma, especialmente porque a medida que se forman más cristales, estos aumentan la viscosidad del magma, haciéndolo más espeso y pegajoso. Hasta ahora, los científicos no comprendían completamente cómo se comportaba el crecimiento de cristales en magmas que habían recibido una inyección extrema de calor justo antes de ascender. Las nuevas herramientas permitieron observar estos procesos en tiempo real.
Las implicaciones son claras. Cuando el magma permanece relativamente fluido durante más tiempo —gracias al retraso en la cristalización causado por el sobrecalentamiento— puede ascender rápidamente hacia la superficie sin volverse demasiado viscoso. Esto permite que los gases volcánicos permanezcan disueltos en el magma durante más tiempo, lo que genera erupciones explosivas y espectaculares, con fuentes de lava dramáticas. Por el contrario, cuando el magma cristaliza rápidamente, se vuelve más viscoso y asciende más lentamente, permitiendo que los gases escapen gradualmente durante el ascenso. El resultado es una erupción mucho más suave y efusiva.
Los investigadores incorporaron estos retrasos en la cristalización medidos experimentalmente en modelos numéricos que simulan cómo se mueve el magma a través de la corteza terrestre. Estas simulaciones predicen con mayor precisión cómo evolucionará el magma durante su viaje hacia la superficie. La Dra. Margherita Polacci, profesora titular de Vulcanología en Manchester, señaló que los modelos actuales de riesgo volcánico típicamente se enfocaban en la química del magma, el contenido de gases y los cambios de presión. Este trabajo sugiere que la historia térmica previa a la erupción y la cinética de cristalización también juegan un papel crucial en controlar cómo asciende el magma y cómo se comporta durante la erupción.
Esto tiene implicaciones prácticas significativas. Si los científicos pueden entender mejor cómo la temperatura del magma afecta su comportamiento, podrían mejorar la forma en que interpretan las señales de monitoreo volcánico y predicen qué tipo de erupción ocurrirá. Para las comunidades que viven cerca de volcanes activos, esta capacidad mejorada de pronóstico podría marcar la diferencia entre una evacuación ordenada y una sorpresa peligrosa. El trabajo de Manchester abre una nueva dimensión en cómo los vulcanólogos entienden y predicen el comportamiento volcánico.
Citações Notáveis
La historia del crecimiento de cristales y burbujas puede controlar drásticamente cómo entra en erupción un magma— Dra. Barbara Bonechi, investigadora asociada de Manchester
La historia térmica preeruptiva y la cinética de cristalización pueden desempeñar un papel importante en el control del ascenso del magma y el comportamiento eruptivo— Dra. Margherita Polacci, profesora titular de Vulcanología en Manchester
A Conversa do Hearth Outra perspectiva sobre a história
¿Por qué importa tanto si el magma cristaliza en veinte minutos o en ocho horas?
Porque esos cristales actúan como un freno. Cuando se forman rápidamente, hacen que el magma sea más espeso y pegajoso. Eso ralentiza su ascenso y permite que los gases escapen lentamente. Si la cristalización se retrasa, el magma permanece fluido y sube rápidamente, atrapando los gases, lo que causa explosiones.
Entonces el sobrecalentamiento es lo que causa ese retraso.
Exactamente. El sobrecalentamiento disuelve los pequeños núcleos de cristal que ya existen. Sin esos puntos de partida, nuevos cristales no pueden comenzar a formarse fácilmente. Es como si quitaras los moldes que necesita el magma para cristalizarse.
¿Cómo pudieron observar esto en el laboratorio?
Usaron un recipiente especial transparente a los rayos X y una tecnología llamada microtomografía de rayos X de sincrotrón. Básicamente, pudieron ver dentro del magma mientras cristalizaba, en tiempo real. Fue la primera vez que pudieron observar estos procesos tan claramente.
¿Esto significa que ahora pueden predecir qué volcanes serán explosivos?
No exactamente. Pero significa que pueden entender mejor por qué algunos volcanes se comportan de formas diferentes. Si saben que el magma fue sobrecalentado antes de ascender, pueden predecir que probablemente habrá una erupción más explosiva. Es un factor más que los científicos pueden usar para evaluar el riesgo.
¿Qué pasa con los volcanes que ya están siendo monitoreados?
Ahora los vulcanólogos pueden mejorar sus modelos de pronóstico. En lugar de solo mirar la química del magma y los cambios de presión, también pueden considerar la historia térmica. Eso debería hacer sus predicciones más precisas y útiles para las personas que viven cerca de volcanes activos.