La nueva era de la vulcanología

El Kilauea es considerado por muchos expertos el volcán más activo del mundo. Por eso es también uno de los más estudiados mediante sensores y otros instrumentos. Durante la erupción que empezó el 3 mayo de 2018 y duró tres meses, se recogió un torrente de información que va a mantener ocupados a los vulcanólogos durante décadas. Hay un antes y un después de esta erupción histórica, espectacular y muy destructiva. En los primeros días se desató un terremoto de magnitud 6 , 9 en la escala de Richter que hizo deslizarse el flanco sur del volcán 5 metros y produjo veinticuatro fisuras que emitieron un kilómetro cúbico de flujos de lava y destruyeron más de setecientas casas. Pero lo que más llamó la atención de los científicos fue la formación de una caldera en la cumbre. Por caldera se entiende un enorme cráter formado , cuando el terreno se derrumba , sobre la bolsa de magma del volcán. Es el reservorio de magma que está siendo vaciado por la erupción. En el Kilauea surgió una nueva caldera de 500 metros de profundidad por 1,8 k m de ancho y 2,8 km de largo dentro de otra más amplia y antigua que se creó en torno al año 1500.

Las mayores erupciones tienen lugar cuando colapsan LAS calderas , por eso es crucial para los vulcanólogos entender su formación. Ya se había observado el proceso con anterioridad, pero nunca con tanto detalle. A medida que una bolsa de magma se vacía mientras alimenta la erupción, se desinfla como un globo hasta que el techo del reservorio cede y se hunde progresivamente. En el caso del Kilauea, el geofísico Kyle Anderson, del Servicio Geológico de Estados Unidos( USGS ), cree que nadie esperaba que el derrumbe se iniciara cuando solo se había expulsad o menos del 4% del magma, mucho antes de lo que se pensaba para estos procesos. Además la erupción y el colapso definitivo acabaron cuando solo se había vaciado entre un 11   % y un 33   % del magma, según el modelo matemático, lo cual implica que el Kilauea aún contiene gran cantidad d e magma en su interior. Otro dato importante es que el proceso es episódico: la erupción hace que disminuya la presión dentro del reservorio magmático hasta que se hunde el techo que, al golpear el reservorio , vuelve a aumentar la presión y reactiva la erupción, lo cual vuelve a baja r la presión, y así sucesivamente a lo largo de tres meses.

La cima del volcán Kilauea ha estado en múltiples ocasiones ocupada por un lago de lava, considerado en las leyendas hawaianas el hogar de la diosa Pele. Pero en julio de 2019 se avistó agua en las profundidades del nuevo cráter. El fondo de la caldera había caído por debajo del nivel freático y las aguas subterráneas formaron un lago que hoy sigue creciendo y haciéndose más profundo. Agua en el cráter de un volcán es una mala combinación. Del Kilauea se decía que era el volcán más seguro del mundo , ya que sus tranquilas erupciones raramente ponían en peligro vidas humanas, pues era fácil escapar del flujo de lava simplemente caminando, como se ha visto en algunos documentales.

Esta percepción ha cambiado. El geólogo de la USGS Don Swanson, en su estudio sobre antiguas erupciones del volcán, ha desvelado una condición cíclica en su actividad, que alterna fases más tranquilas de flujos, fuentes y lagos de lava con otras más violentas, a base de erupciones explosivas que envían columnas de ceniza y peligrosos flujos piroclásticos, corrientes de gas y material volcánico a altísima temperatura que se desplaza a velocidades huracanadas. El requisito para que se den erupciones explosivas ha sido inferido a través de diversas investigaciones geológicas: que la caldera sea lo suficientemente profunda como para albergar agua, lo cual se acaba de cumplir en el caso del Kilauea. De ahí que los vulcanólogos sospechen que en un futuro próximo este monte hawaiano entre en una fase de erupciones explosivas.

También se viven nuevos tiempos al este de Java, donde se localiza uno de los iconos del vulcanismo, e l Krakatoa, hoy conocido como Anak Krakatau. Este volcán indonesio tiene mala fama desde que en 1883 protagonizó una de las mayores erupciones de la historia que dejó más de 35   000 muertes. La isla que había entonces se derrumbó bajo el mar en el estrecho de la Sonda, entre Java y Sumatra, y formó una caldera submarina. El Anak Krakatau, que significa ‘hijo del Krakatoa ’ , emergió de las aguas en 1926 y desde entonces ha ido creciendo hasta alcanzar un cono de 338 metros de altura en 2018.

En un estudio de 2012 , Thomas Giachetti, de la Universidad de Oregón (EE. UU.) , ya identificó que el Anak Krakatau es inestable. Levantado sobre el empinado borde de la caldera submarina de 1883, corre el riesgo de que el flanco de la joven montaña se deslice hacia el fondo en cualquier momento. Giachetti llevó a cabo una simulación y vio que ,de producirse, el evento lanzaría un tsunami contra las costas de Java y Sumatra en menos de una hora. Pero , a pesar de que el riesgo es conocido, no se hizo un seguimiento adecuado del volcán. Y así, el 22 de diciembre de 2018, tuvo lugar una tragedia muy similar a la que había previsto Giachetti. Durante la noche, 0 , 2 k m 3 del flanco del volcán se desprendieron y un tsunami barrió Java y Sumatra con un balance de 430 muertos y más de 10 000 heridos.

Los volcanes, al emitir lava, van poco a poco formando una montaña conocida como edificio volcánico. Como sabemos, cualquier edificio que esté mal construido se derrumba. Los volcanes tienden a ser construcciones inestables ,pues la presión del magma que empuja desde dentro complica las cosas y hace de los deslizamientos uno de los riesgos más importantes. La erupción del Santa Helena en el estado de Washington en 1980 despertó en los científicos el interés por estos fenómenos. Ese día, una avalancha de rocas descorchó una bolsa de magma y gases a presión que salió eyectada lateralmente a velocidad supersónica. Por el este golpeó el lago Spirit, desplazó el agua en un tsunami que alcanzó 260 m de altura sobre el lago, y avanzó hacia el oeste 26 k m por un valle , sepultando todo lo que encontraba a su paso bajo una capa de escombros de 45 m de espesor.

Pero por muy impresionante que fuera el derrumbe lateral del Santa Helena, palidece si lo comparamos con algunos megadeslizamientos en islas oceánicas como Hawái, con volúmenes de roca más de mil veces superiores. Hay muchos volcanes susceptibles de deslizarse, como el Estrómboli, frente a Sicilia, el Pacaya en Guatemala o el Pico en el archipiélago de las Azores. En todos ellos se detecta un movimiento de la ladera que muestra un gran bloque separado del edificio volcánico. El Estrómboli y el Pico podrían producir un tsunami.

El planeta Tierra tiene más de 1400 volcanes activos. Mantenerlos a todos controlados para prevenir desastres es un enorme desafío . Solo unos pocos cuentan con un sistema adecuado de instrumentos para medir la actividad sísmica, los gases volcánicos o l a deformación , que es un parámetro clave . Los procesos que tienen lugar dentro de un sistema volcánico – movimiento, cristalización o desgasificación del magma...– , así como los deslizamientos, el desplazamiento de fallas o el hinchamiento al recibir magma desde las profundidades, se ven reflejados mediante cambios en la forma de la superficie terrestre.

Hay un sistema de teledetección satelital para vigilar la deformación volcánica. Los satélites pueden jugar un papel revolucionario en vulcanología, pues permiten mediciones a nivel global de volcanes remotos y para países que no poseen buenas redes de monitoreo. Destaca la técnica InSAR, que u s a radiación de microondas para detectar cambios en la distancia a la superficie de la Tierra. La ventaja de la radiación electromagnética es que funciona también de noche y es capaz de penetrar las nubes. Al comparar una serie temporal de muchas imágenes de radar, se crea un mapa de deformación que se llama interferograma.

Los interferogramas se han convertido en una herramienta clave para la vigilancia, ya que pueden medir la deformación de casi todos los volcanes con una resolución de milímetros o centímetros. Pero es complicado discriminar la información relevante de entre la cantidad ingente de datos que manejan . En 2019 un equipo liderado por el geocientífico Matthew Gaddes, de la Universidad de Leeds (Inglaterra) , hizo un estudio con inteligencia artificial para alertar sobre volcanes en estado de agitación y ha mostrado resultados prometedores. Los sensores a bordo de satélite permiten medir por ejemplo l a radiación térmica de un volcán o detectar la concentración de dióxido de azufre, un compuesto muy abundante en nubes volcánicas que se usa para estimar su posible impacto climático o prevenir riesgos en la aviación. Con el fin de predecir las erupciones, los vulcanólogos atienden a ciertas señales sísmicas, de gases volcánicos o del grado de deformación del terreno. Las causas de los deslizamientos eran casi desconocidas por su rareza.

Sin embargo, la erupción del Anak Krakatau ha ayudado a avanzar en la comprensión de estos peligrosos fenómenos. Un equipo de investigación internacional liderado por Thomas Walter, geofísico del German Research Center for Geosciences, estudiaes a catástrofe mediante datos multiparamétricos, tanto satelitales como procedentes de instrumentos de medición en los alrededores del volcán, y trata de identificar una cascada de factores precursores previos. Mediante análisis InSAR detectó a principios de 2018 que el flanco del volcán se deformaba a un ritmo de 4 mm al mes. Una parte de la isla se había desprendido del resto del volcán y se deslizaba sobre una falla hacia el mar, lo que presagiaba un derrumbe lateral. En junio del mismo año se ac tivó una erupción intensa que duró seis meses hasta el deslizamiento final. Mediante sensores en satélites se captó un flujo de energía térmica cien veces mayor que la media del volcán durante los dieciocho años previos. El ritmo de deformación del flanco se aceleró a 10 mm por mes durante esta erupción. El 22 de diciembre de 2018, día de la catástrofe, se inició con actividad eruptiva seguida de un periodo de calma. Dos minutos antes del deslizamiento se registró un terremoto. El deslizamiento produjo una potente señal sísmica característica. Al viajar las ondas sísmicas más rápido que el tsunami, esta señal podría haber se usad o como un precursor a corto plazo. Los resultados de esta investigación contribuirán a crear sistemas de seguimiento más precisos para volcanes con flancos inestables.

Otra investigación de Lingling Ye, de la Universidad de California en Santa Cruz (EE. UU.) , publicada en enero de 2020 en Science Advances , propone la creación de un sistema de alerta temprana de tsunamis volcanogénicos similar a la que ya existe para tsunamis sismogénicos, por medio de la detección de señales sísmicas ,parecida s a la s registrada s el 22 de diciembre, que acompañan al deslizamiento.

Respecto al Anak Krakatau , donde antes hubo un cono simétrico ahora existe un gran cráter abierto hacia el oeste, la dirección en la que se derrumbó. La isla ha perdido altura: de 338 metros a 120 , aunque el volcán ya ha empezado a reconstruirse . La última erupción fue el 11 de abril de 2020 con espectaculares fuentes de lava y una columna de ceniza que se elevaba a 15 kilómetros de alto . El Anak Krakatau se mantiene muy activo , y es probable que con el tiempo vuelva a crecer como montaña. Pero de momento es relativamente inofensivo y l os vulcanólogos dirigen su mirada hacia otros lugares .

uno de los más estudiados mediante teledetección Es el supervolcán Laguna del Maule , debido a la rapidez de inflación de su caldera. Las erupciones de este tipo de calderas gigantes pueden tener un efecto global extraordinario . El Laguna del Maule está en los Andes chilenos y pasó desapercibido hasta que despertó en 2004. Tres años después , el área de la laguna empezó a elevarse al llenarse de magma a una velocidad de 28 cm al año . Esta superó ampliamente a la observada en otros volcanes del mundo. Hoy sigue creciendo a más de 20 cm anuales, lo que preocupa a muchos vulcanólogos. Además, e n lugar de una montaña , lo que encontramos en este supervolcán es un anillo de múltiples bocas volcánicas que rodean un lago y forman una gran caldera de 15 km por 25 k m . Sus lavas son de tipo riolítico.

L os magmas no son todos iguales, unos son viscosos y otros más fluidos. Los fluidos, como el basalto, se comportan de forma menos explosiva, más tranquila. Sería el caso de los del Kilauea si no fuera porque un factor externo –el agua– provoca una gran explosividad. En el otro extremo se hall a la riolita, un magma relativamente inusual y altamente explosivo. Las grandes calderas riolíticas son las que más interés suscita n en la vulcanología. Cuando el reservorio magmático de uno de estos sistemas colapsa y forma una nueva caldera , tiene lugar una gigantesca erupción que arroja cientos o miles de kilómetros cúbicos de ceniza volcánica y produce un impacto en el clima global. Por eso se l o s llama supervolcanes. Por fortuna, las grandes calderas solo se derrumban unas pocas veces a lo largo de su vida de millones de años , y sus erupciones habituales son más pequeñas. La última en emitir más de 1000 k m 3 de material volcánico la protagonizó el Taupo , en Nueva Zelanda , hace 25 000 años. ¡Con suerte pueden pasar varios miles de años para que se repita una erupción semejante!

La Tierra tiene actualmente unos 1400 volcanes activos. Abajo hemos señalado los más significativos o violentos, entre los que destaca el hawaiano Kilauea. Más abajo podemos ver cómo es por dentro este sistema volcánico que tiene intrigados a los vulcanólogos desde que explotara con virulencia en mayo de 2018. Diversos equipos científicos trabajan in situ o desde satélites para estudiar sus procesos.

Las nubes volcánicas emitidas en erupciones explosivas pueden alcanzar la estratosfera. Y es allí donde gases como el dióxido de azufre y el sulfuro de hidrógeno, a través de procesos químicos, se transforman en aerosoles que reflejan parte de la radiación solar y producen un efecto de enfriamiento en la superficie del planeta. Las mayores erupciones volcánicas han producido un a bajada de temperatura lo suficientemente grande como para causar daños a nivel global y se han asociado a la incidencia de epidemias y hambrunas por pérdidas de cosechas. Un caso famoso fu e la erupción del Tambora en Indonesia en 1815, que hizo que 1816 fuera conocido como año sin verano . Los cielos se volvieron grises y pálidos, como reflejaron muchos pintores de la época.

El geógrafo de la Universidad de Cambridge Ulf Büntgen descubrió en 2016 un invierno volcánico de proporciones mucho mayores a partir de los registros climáticos que han quedado reflejados en anillos de árboles en las montañas de Altái, en Rusia. Dos potentes erupciones tuvieron lugar en los años 536 y 540, que desencadenaron un episodio invernal durante el cual se dio la época de frío más intenso de los últimos dos mil años en Asia y Europa. Las temperaturas en Asia Central cayeron 4 grados centígrados en los años que siguieron a la erupción del 536 y no se recupera ro n completamente hasta el 660. Este periodo se denomina la pequeña edad de hielo de la antigüedad t ardía.

El declive de un imperio. Justo en ese momento de la historia, el emperador bizantino Justiniano había llevado a l Imperio romano de Oriente a una rápida expansión, que se vio frenada por ese gélido episodio climático que inauguró un tiempo de malas cosechas, hambrunas y pandemias. También se produjo lo que se conoce como plaga de Justiniano, que asoló el Imperio romano de Oriente entre 541 y 543 y que probablemente fue producida por la bacteria Yersinia pestis . Entre 25 y 50 millones de personas murieron en Europa, Asia y África. Su impacto fue especialmente cruel con el Imperio bizantino, que inició un progresivo declive ya que sus mermados ejércitos no pudieron mantener las fronteras establecidas en 540.

L os vulcanólogos se preguntan a qué volcanes culpar de estas dos erupciones. El geocientífico Robert Dull, del Instituto de Ciencias Ambientales de la Universidad de Texas, publicó un estudio en 2019 en el que identifica al Ilopango, en El Salvador, como el volcán responsable de la erupción de 540. Esta explosión tuvo lugar en Centroamérica en pleno Imperio  maya y se estima que produjo un a s cien mil muertes por efectos directos. Por su parte, la identidad del volcán de la erupción del año 536 aún es misterio para los científicos.