Investigadores descubren cómo la fricción y la formación de burbujas dentro del magma determinan el tipo de erupción volcánica. Un equipo internacional de científicos presentó los resultados de una investigación clave sobre volcanes activos. El grupo estudió la relación entre las burbujas de gas, el movimiento del magma y la explosividad de las erupciones, en laboratorios y mediante simulaciones informáticas.
La investigación se centró en entender por qué algunos volcanes, aun con magma rico en gases que debería resultar altamente explosivo, presentan erupciones con lava fluida y no violentas. El estudio abordó fenómenos en volcanes conocidos como el Monte St. Helens (Estados Unidos) o el Quizapu (Chile). Los resultados permiten anticipar mejor el modo en que puede comportarse un volcán ante una acumulación de presión interna.
Según precisó ETH Zürich, los científicos observaron que la cantidad y el momento en que se forman las burbujas de gas deciden si una erupción resultará explosiva o tranquila. Hasta el momento, se suponía que estas burbujas surgían principalmente cuando el magma ascendía y la presión externa disminuía. El nuevo trabajo desafía esa idea y aporta datos experimentales concretos.
El papel de las fuerzas de cizallamiento en el magma
De acuerdo con ETH Zurich, la fricción y el movimiento dentro del conducto volcánico cumplen un rol decisivo en la aparición de burbujas. Estas fuerzas, conocidas como fuerzas de cizallamiento, pueden generar burbujas incluso sin la necesidad de una reducción de presión.
En zonas cercanas a las paredes del conducto, donde la fricción entre el magma y la roca es mayor, el material se mueve más lento que en el centro, creando un efecto similar al de remover miel con una cuchara. El resultado es la formación de burbujas de gas adheridas a la franja de mayor fricción.
De acuerdo con Olivier Bachmann, profesor de Vulcanología en ETH Zurich y coautor del estudio, los experimentos demostraron que el movimiento inducido en el magma basta para generar burbujas en ausencia de baja presión. Las pruebas se realizaron con líquidos viscosos saturados de dióxido de carbono que simulaban el comportamiento de la roca fundida en condiciones reales.
Cuanto mayor es el contenido inicial de gas en el magma, menor es la cantidad de fricción necesaria para crear nuevas burbujas, aclara Bachmann. El equipo observó que una vez que se forman burbujas en un sector, estas facilitan la nucleación de otras burbujas alrededor.
El equipo validó los datos experimentales mediante modelos por computadora, los cuales mostraron que la formación de burbujas ocurre especialmente allí donde el magma viscoso circula cerca de las paredes del conducto y se ve sometido a intensas fuerzas de cizallamiento.
Implicancias sobre el comportamiento eruptivo
El número y distribución de burbujas de gas en el magma no solo definen la forma en que este se eleva dentro del volcán, sino también el modo en que se libera hacia la superficie. En ciertos casos, las burbujas formadas por las fuerzas de cizallamiento se combinan y desarrollan canales por donde el gas escapa antes de tiempo. Así, el magma rico en gases puede desgasificarse antes de alcanzar la cima y salir en forma de una lava fluida y no explosiva.
Ejemplos como el Monte St. Helens confirman este patrón: durante su erupción de 1980, el evento comenzó con un flujo lento de lava dentro del cono volcánico. Solo cuando un deslizamiento de tierra aumentó bruscamente el tamaño del conducto y redujo la presión, se produjo la explosión. Los resultados del estudio señalan que la mayoría de los volcanes con magma viscoso permiten una salida eficiente de gases, una idea que modifica los modelos anteriores de predicción.
Bachmann explicó que el modelo tradicional, basado solo en la presión, no capturaba la capacidad del magma de liberar gases mediante la acción de fuerzas internas. Según el investigador, actualizar los modelos con estos mecanismos permitirá predecir mejor la peligrosidad de futuras erupciones.
El equipo utilizó líquidos análogos a la roca fundida, saturados de gas, para reproducir estas condiciones en laboratorio. Cuando aplicaron movimiento y generaron cizallamiento, notaron la nucleación abrupta de burbujas apenas se superaron ciertos umbrales. El hallazgo principal consistió en que, bajo altos niveles de saturación de gas, se necesita menos fricción para repetir el fenómeno.
De acuerdo con los datos presentados, la presencia de burbujas iniciales también acelera la formación de más burbujas en cadena, intensificando el desarrollo de canales de escape para los gases. Los volcanes anteriormente considerados impredecibles pueden, en realidad, liberar presión internamente sin detonar explosiones, si el magma logra formar vías de desgasificación a tiempo.
Este trabajo aporta una pieza clave para comprender cómo funcionan los procesos subterráneos en volcanes activos y mejora los criterios utilizados para evaluar futuros escenarios eruptivos. Según ETH Zurich, la ciencia volcánica avanza hacia modelos más precisos, lo que facilitará la prevención y la preparación ante riesgos naturales asociados a la actividad volcánica.