Nueva información sobre el comportamiento volcánico para mejorar las predicciones
Los volcanes entran en erupción cuando el magma fundido alcanza un estado termodinámicamente volátil, lo cual provoca un cambio en su textura y comportamiento del flujo. Estos cambios se denominan «zonas de transición reológica». Al igual que cuando se abre una bebida carbonatada después de agitarla, el magma forma espuma a través de la pérdida de componentes volátiles (principalmente agua, dióxido de carbono y dióxido de sulfuro). A medida que alcanza la superficie y se enfría, el magma cristaliza y pasa a ser más viscoso, para solidificar finalmente cuando deja de fluir. Por desgracia, estos conocimientos no bastan para elaborar modelos sobre su posible trayectoria durante la actividad. El proyecto DYNAVOLC desarrolló unos métodos para generar los primeros mapas de reología, mediante la caracterización de las propiedades de fluidez de la lava en condiciones reales. Los resultados del proyecto, que recibió apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, aportarán información para modelos numéricos, lo cual mejorará la precisión de las predicciones de la actividad volcánica. «Nuestra información sobre la cinética de las “zonas de transición” del magma puede mejorar la predicción de peligros, pero también puede ayudar a desarrollar nuevos procesos de fabricación», declara el beneficiario de una beca de investigación Stephan Kolzenburg de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, entidad anfitriona del proyecto. Los hallazgos del proyecto ya se han publicado y están empezando a ser adoptados por autoridades de protección civil como el Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología (sitio web en italiano) de Italia. Los resultados de DYNAVOLC han fomentado asimismo una serie de proyectos de investigación mundiales.
Las «zonas de transición» magmáticas
DYNAVOLC se concentró en dos zonas de transición magmática críticas: la cristalización del basalto, en la que la lava se solidifica a medida que fluye sobre la superficie terrestre, y la formación de espuma (vesiculación) de rocas volcánicas denominada «riolita». «Queríamos medir las propiedades cambiantes de muestras naturales con las temperaturas muy elevadas de las condiciones volcánicas, que exprimen y tuercen las rocas líquidas: una tarea de ingeniería difícil», explica Kolzenburg. Para hacer el seguimiento de las muestras fundidas a temperaturas de entre 600 y 1 500 °C, el equipo empleó contenedores de aleaciones de platino y rodio con cerámicas de alta temperatura, con gran parte de la instalación hecha a medida. El equipo realizó las primeras mediciones de cristalización de basalto fundido bajo las condiciones reales del flujo de lava. La tarea experimental consistió en mediciones de torsión muy sensibles en una atmósfera sin oxígeno, situación en la que las lavas surgen de la Tierra, a la vez que se sometía a una constante pérdida de calor, que imitaba el enfriamiento de la lava. Los datos llevaron a la creación de una herramienta numérica para predecir el punto en el que la lava deja de fluir. La COVID-19 provocó el cierre de los laboratorios en los que tenía que investigarse la cinética de la vesiculación de las lavas riolíticas, así que Kolzenburg improvisó. «La COVID-19 me obligó a ser creativo. Mediante el uso de los recursos del proyecto y aplicando mis propios conocimientos mecánicos de cuando trabajaba en una tienda de reparación de bicicletas, construí un dispositivo en mi garaje», añade Kolzenburg. La vesiculación es la fuerza motriz que hay detrás de las erupciones volcánicas y, anteriormente, solo se había estudiado en entornos experimentales cerrados, con imágenes de sensores o cámaras que se verificaban después. El dispositivo de Kolzenburg, una cámara que vigila muestras a través de una ventana de cristal de cuarzo, permitió realizar observaciones en tiempo real con unas tasas de calentamiento y enfriamiento mucho más elevadas que las conseguidas anteriormente. El primer conjunto de datos ya se ha publicado.
Beneficios para la reducción del riesgo y la industria
La Comisión Europea reconoció el riesgo que suponen las erupciones volcánicas en un informe de riesgos de 2020, en el que se destacaba la mejora de las evaluaciones de riesgos naturales como un paso hacia una mejor prevención de catástrofes y los planes de emergencia. Además, la fabricación de vidrios de espuma y vitrocerámicas para una serie de aplicaciones que van desde fogones hasta espejos de telescopios o sellos para aislamiento, requiere un conocimiento pormenorizado de las dinámicas de estos materiales fundidos. La comprensión de DYNAVOLC de las características de fluidez de los fundidos de silicato podría ayudar a hacer avanzar los procesos de producción industriales. «Nuestra información ayuda a sentar las bases para decenios de investigación sobre la amplia gama de composiciones volcánicas que hay en la Tierra, e incluso en otros planetas. Dos de mis estudiantes ya han iniciado este tipo de investigaciones», comenta Kolzenburg.
Palabras clave
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