El magma sobrecalentado podría ser la clave de las imponentes fuentes de lava

Un equipo internacional de investigadores de la Universidad de Manchester realizó un análisis del magma de la erupción de Tajogaite en 2021, en La Palma, España. En su estudio, los científicos descubrieron que el fenómeno de la "sobrecalentamiento" ocurre cuando el magma alcanza temperaturas superiores a las que los cristales pueden permanecer estables, lo que retrasa la formación de cristales a medida que el magma asciende hacia la superficie.

El sobrecalentamiento elimina las semillas de cristal

La investigación, publicada en la revista Nature Communications, evidenció que el intenso calor puede disolver pequeños cristales existentes que normalmente actúan como "semillas" para el crecimiento de nuevos cristales. Además, el sobrecalentamiento reorganiza el magma a nivel microscópico, uniformizando su estructura interna y dificultando el desarrollo de nuevos cristales. Estos cambios afectan tanto la velocidad de ascenso del magma como la facilidad con la que los gases volcánicos pueden escapar, lo que influye en si una erupción producirá fuentes de lava dramáticas o una liberación más lenta de lava.

Los resultados ofrecen nuevas perspectivas sobre una pregunta científica de larga data acerca de cómo la historia térmica del magma afecta la cristalización antes y durante una erupción. La autora principal, la doctora Barbara Bonechi, investigadora asociada en la Universidad de Manchester, afirmó: "La historia del crecimiento de cristales y burbujas puede controlar drásticamente cómo un magma erupciona; en particular, a medida que crecen más cristales, eventualmente tienen un efecto dramático sobre la viscosidad del magma. Hasta ahora, no comprendíamos completamente la dinámica del crecimiento cristalino para magmas que recibieron una inyección de sobrecalentamiento justo antes de su ascenso. Pero utilizando nuestro emocionante y recientemente desarrollado vaso de presión transparente a rayos X combinado con microtomografía de rayos X de sincrotrón, podemos observar estos procesos 'in situ'."

Recreando condiciones volcánicas en el laboratorio

Para investigar el proceso, los investigadores recrearon las condiciones encontradas dentro de un volcán utilizando magma recolectado de la erupción de Tajogaite. Este magma pudo haber estado sobrecalentado antes de la erupción y mientras ascendía a través de la corteza terrestre. En el Diamond Light Source, el equipo utilizó microtomografía de rayos X de sincrotrón para observar la formación de cristales dentro del magma en tiempo real. También realizaron experimentos complementarios ex situ en Praga, lo que permitió observar las muestras durante períodos más prolongados.

Estos experimentos permitieron a los científicos seguir la cristalización bajo condiciones controladas de intenso calor y presión. El crecimiento de cristales se retrasó más de ocho horas

La diferencia entre las muestras fue notable. El magma que no había sido sobrecalentado comenzó a formar cristales después de aproximadamente 20 minutos. En comparación, el fuerte sobrecalentamiento impidió la formación de cristales durante más de ocho horas.

Los investigadores utilizaron estos retrasos de nucleación medidos experimentalmente en modelos numéricos de ascenso del magma. Estas simulaciones estaban diseñadas para mostrar cómo el magma se mueve y cambia a medida que viaja hacia arriba a través de la corteza terrestre.

Cómo el calor puede cambiar una erupción

Los modelos indicaron que un largo retraso en la cristalización puede mantener el magma relativamente fluido, permitiendo que ascienda rápidamente hacia la superficie. Este magma en movimiento rápido podría generar fuentes de lava dramáticas. Sin embargo, cuando los cristales comienzan a formarse antes, el magma se vuelve más espeso y viscoso, lo que provoca un ascenso más lento y permite que los gases volcánicos escapen con mayor facilidad, haciendo que una erupción efusiva sea más probable.

Los investigadores sostuvieron que este papel recientemente reconocido del sobrecalentamiento podría ayudar a los volcanólogos a interpretar mejor los datos de monitoreo y mejorar las predicciones del comportamiento de las erupciones. La coautora, la doctora Margherita Polacci, profesora titular de volcanología en la Universidad de Manchester, comentó: "Los modelos actuales de riesgo volcánico suelen centrarse en la química del magma, el contenido de gas y los cambios de presión. Este trabajo sugiere que la historia térmica previa a la erupción y la cinética de cristalización también pueden jugar un papel importante en el control del ascenso del magma y del comportamiento eruptivo, con implicaciones para la evaluación del riesgo volcánico."