El supervolcán de Yellowstone podría ser alimentado por un fenómeno inesperado

Los supererupciones son uno de los eventos volcánicos más poderosos de la Tierra, capaces de liberar más de 1,000 kilómetros cúbicos de magma, roca y ceniza. Debido a su impacto potencial en el clima y los ecosistemas, los científicos se han dedicado a investigar los procesos subterráneos que alimentan a estos gigantes volcánicos. Recientemente, un equipo de investigadores del Instituto de Geología y Geofísica de la Academia China de Ciencias (IGGCAS) desarrolló un modelo tridimensional detallado de la región occidental de América del Norte, que simula el comportamiento actual de la litosfera y el manto que fluye por debajo.

Los hallazgos, publicados en la revista Science, ofrecen una nueva explicación sobre cómo se genera el magma bajo los supervolcanes. Durante años, se había creído que estos volcanes contenían grandes cámaras de magma líquido, donde el magma de baja densidad se acumulaba, aumentando la presión hasta que la roca circundante se fracturaba y provocaba una erupción. Sin embargo, evidencia creciente sugiere que los supervolcanes activos no tienen estos reservorios líquidos persistentes. En cambio, el magma parece estar distribuido en extensas regiones de roca parcialmente fundida, conocidas como sistemas de "magma mush".

Estos sistemas de magma mush pueden extenderse a través de gran parte de la corteza terrestre, creando una estructura subterránea muy diferente a la imaginada anteriormente. La litosfera es la capa exterior fría y rígida de la Tierra, que incluye tanto la corteza como el manto superior. Por debajo de ella se encuentra la astenosfera, una capa más caliente y dúctil que fluye lentamente a lo largo del tiempo geológico.

Estudios recientes indican que el magma que alimenta a los supervolcanes se origina en la astenosfera superior, justo debajo de la litosfera. Sin embargo, cómo se derrite este material ha permanecido incierto. A medida que la roca fundida asciende hacia la litosfera, se mezcla con la roca sólida circundante, formando un magma mush altamente viscoso. Estos sistemas son mucho más gruesos y menos móviles que el magma líquido, lo que dificulta explicar cómo podrían generar supererupciones solo por simple flotabilidad.

A diferencia de las cámaras de magma concentradas propuestas en modelos anteriores, estos sistemas mush están ampliamente distribuidos a lo largo de la litosfera. La caldera de Yellowstone, ubicada en el oeste de Estados Unidos, es uno de los supervolcanes más conocidos del mundo. Durante los últimos 2.1 millones de años, ha experimentado dos supererupciones, lo que lo convierte en un sitio importante para estudiar el comportamiento de estos sistemas volcánicos gigantes.

Investigaciones previas han demostrado que Yellowstone contiene un gran sistema de magma mush que se extiende a través de la litosfera y se inclina hacia el suroeste. También se ha sugerido que un cuerpo de magma líquido, similar al concepto clásico de cámara de magma, podría formarse brevemente antes de que ocurra una erupción. A pesar de los avances en el entendimiento de la estructura interna de Yellowstone, las fuerzas más profundas que crean y mantienen este sistema han permanecido poco claras.

Utilizando su nuevo modelo geodinámico, los investigadores encontraron que el magma de Yellowstone es suministrado por la astenosfera superficial, en lugar de por una pluma profunda que asciende desde el interior de la Tierra. Según el modelo, un "viento del manto" que se mueve hacia el este transporta material caliente de la astenosfera hacia Yellowstone. Este viento del manto se genera por la subducción a largo plazo de la Placa Farallon, cuyos restos permanecen en las profundidades de América del Norte central y oriental.

A diferencia de los vientos en la atmósfera, este viento del manto consiste en un movimiento horizontal amplio de roca caliente que fluye lentamente dentro del manto terrestre. A medida que este material ascendente se mueve por debajo del continente, es arrastrado hacia abajo bajo la gruesa litosfera. El estiramiento resultante crea condiciones que favorecen la fusión por descompresión, produciendo magma. Este hallazgo desafía la idea de larga data de que Yellowstone se sitúa sobre una pluma profunda que asciende desde el límite núcleo-manto.

El estudio también muestra que el viento del manto ayuda a determinar la forma y evolución del vasto sistema magmático de Yellowstone. El flujo del manto hacia el este empuja contra la gruesa raíz litosférica ubicada al este de Yellowstone, mientras que una litosfera boyante al oeste genera una fuerza opuesta. Juntas, estas fuerzas compiten para "desgarrar" la litosfera continental, creando un canal que se inclina hacia el suroeste por debajo de Yellowstone. Este canal sirve como un camino eficiente para que el magma ascienda, se mueva y evolucione dentro de la litosfera, jugando un papel crucial en el control de la estructura y desarrollo a largo plazo del sistema magmático de Yellowstone.

Los resultados del modelo coinciden estrechamente con observaciones geofísicas y geoquímicas independientes recopiladas de la región. Los investigadores afirman que su estudio proporciona la explicación más completa hasta la fecha sobre cómo se forman grandes sistemas magmáticos bajo los supervolcanes, conectando la generación de magma en la astenosfera con su acumulación a lo largo de la litosfera, uniendo procesos que anteriormente eran difíciles de explicar dentro de un solo marco.

El trabajo también identifica un mecanismo físico capaz de mantener grandes sistemas de magma mush a largo plazo, una característica compartida por muchos supervolcanes en todo el mundo.