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La Universidad de Salamanca, en la Antártida

Antonio Álvarez y Marcos García estudian la geoquímica de los volátiles del volcán activo de Isla Decepción en el Polo Sur

Probablemente, el mayor interés para la sociedad sobre la investigación científica en volcanes es predecir cuándo podrían ocurrir. Si se avanza en el cuándo y cómo será una futura erupción volcánica, mejor se actúa para salvar vidas y minimizar el impacto de estos desastres naturales en las infraestructuras y el medio ambiente. Comprender los procesos de desgasificación bajo un volcán, desde el magma fuente en profundidad hasta su escape en superficie, y antes de que la erupción ya sea inevitable, son esenciales para este objetivo.

Isla Decepción (Antártida) es un excelente laboratorio natural para este propósito, ya que las observaciones actuales indican que el volcán está activo y la posibilidad de estudiar geoquímicamente sus gases volcánicos ofrece información fundamental sobre su evolución durante el ascenso a la superficie y desde su liberación en el magma profundo. En este contexto, el geólogo de la Universidad de Salamanca Antonio Álvarez Valero dirige, junto al joven profesor de la Usal Marcos García Arias, el proyecto internacional “eruptING”, donde, durante los próximos tres años y en colaboración con científicos de España, Italia, Japón, Nueva Zelanda e Inglaterra, desarrollarán esta línea de investigación que se revela esencial para el monitoreo y control de los sistemas volcánicos activos.

La manera que tiene la ciencia de acceder a este magma profundo para leer la información que ha dejado escrita sobre su funcionamiento es, “a través de los productos volcánicos que las erupciones previas han traído a la superficie. En particular, respecto a los volátiles liberados en profundidad, estudiamos los minerales que los atraparon durante su formación a altas temperaturas y presiones”, explica Álvarez Valero.

Antonio Álvarez Valero.

El estudio de los volátiles permitirá entender los procesos que controlan la evolución magmática en profundidad y los mecanismos de desgasificación relacionados, ya que, “durante la descompresión, la solubilidad de los gases es distinta en fluidos y en fundidos”.

De entre todos los volátiles habituales (H2O, CO2, H2S) los gases nobles químicamente inertes son “excelentes trazadores de los procesos evolutivos en geología en general y en geoquímica de volcanes en particular”, apunta. Una modificación en sus relaciones isotópicas en reservorios de la superficie terrestre cercanos a volcanes activos puede ser un detector muy temprano de desgasificaciones y, por tanto, de “modificaciones en las cámaras magmáticas de volcanes que pueden desencadenar erupciones”. Algo que ya se ha observado en otros volcanes como el Etna, Monte Ontake o Tagoro.

Técnicas de monitoreo volcánico, reto científico-tecnológico

La geoquímica de volátiles volcánicos es la tercera pata del taburete -junto a la sísmica y la deformación- en las actividades de monitoreo y control de sistemas volcánicos activos. “¿Hasta qué punto los gases que emanan del suelo, por ejemplo, en fumarolas, nos informan sobre una erupción inevitable comparados con su señal isotópica registrada en profundidad?”, pregunta el geólogo de la Usal.

Precisamente, en el último artículo científico del consorcio internacional investigador, titulado “Noble gas isotopes reveal degassing-derived eruptions at Deception Island (Antarctica): implications for the current high levels of volcanic activity” y recientemente publicado en la reputada Scientific Reports (Springer-Nature), Álvarez Valero y sus colegas dan respuesta a esta cuestión e indican que las relaciones isotópicas de gases nobles en inclusiones fluidas y de fundido en los minerales (olivinos) de los productos volcánicos son “especialmente diagnósticos” para este propósito. Esta analítica isotópica entre distintos tipos de inclusiones representa, además, un reto científico-tecnológico en la actualidad.

Con el conocimiento de lo que ocurre en profundidad, “podremos mejorar las técnicas de monitoreo volcánico en superficie. Sin embargo, el monitoreo de gases de alta frecuencia (en continuo) no es posible, por el momento, en un volcán en una zona tan remota y extrema como la antártica”. Por ello, el artículo enfatiza la importancia tanto de este método analítico (de monitoreo indirecto, por así llamarlo), como del esfuerzo que se debería realizar científica y técnicamente para lograr la instalación de estaciones de monitoreo estables que pudieran enviar las señales geoquímicas en tiempo real durante todo el invierno antártico.

 Actividad volcánica y periodos de glaciación

El nuevo proyecto, “eruptING”, pretende, además de entender mejor estos procesos de desgasificación con implicaciones eruptivas, concentrarse en regiones de clima polar (latitud) -subpolar (altitud). El objetivo desde una perspectiva petrológico-geoquímica e isotópica de gases nobles es descifrar si existen conexiones entre la actividad volcánica y periodos de glaciación (o carga de nieve estacional en altitud) registradas en los volátiles magmáticos.

Es decir, contrastar la desestabilización de la cámara magmática en profundidad por la pérdida de masa de hielo en superficie -capaz de desencadenar el comienzo de un evento eruptivo en profundidad- registrado por los volátiles magmáticos atrapados en los minerales formados en las primeras etapas de cristalización del magma.

Isla Decepción, en la Antártida.

Para ello, los investigadores “perseguirán” la concentración e isotopía original y evaluarán cómo evoluciona hasta su llegada a superficie. Las próximas campañas de muestreo de rocas y gases se realizarán en Isla Decepción (Campaña Antártica Española 2022-2023); Vatnajökull (Islandia), Ruapehu (Nueva Zelanda), Monte Etna/Vulture (Italia) y en el Monte Zao (Japón).

En definitiva, este proyecto podría “avanzar en la frontera del conocimiento de los procesos de desgasificación volcánica y seguir contribuyendo a la predicción volcánica, con beneficios fundamentales para la sociedad contra una posible futura erupción”, concluye el científico de la Universidad de Salamanca.

Proyectos ‘eruptING’ y ‘Volgasdec’

Los últimos resultados de investigación publicados han sido financiados principalmente gracias a dos proyectos del plan nacional de los que Antonio Álvarez Valero es el investigador principal: “Volgasdec” (finalizado el pasado septiembre) y el recién comenzado “eruptING”; además de por la prestigiosa convocatoria percibida por el profesor de la USAL JSPS-Invitation Fellowship en la Universidad de Tokyo.

Asimismo, la colección de muestras empleadas para la investigación también se apoya en las campañas antárticas realizadas durante la última década en el marco de los proyectos Recaldec, Pevoldec, Posvoldec e Hydrocal.

En la publicación del artículo de investigación participaron también los científicos de la Usal Antonio Polo, doctorando; Javier Borrajo, médico experto en microtomografía computerizada; y Antonio Caracusi, nuevo investigador Ramón y Cajal del grupo de Álvarez Valero; además de investigadores del INGV (Italia), Universidad de Tokyo y Universidad de Yamagata (Japón), Geociences-Barcelona (CSIC), UB, Universidad de Manchester (Reino Unido), Universidad de Massey (Nueva Zelanda) e IEO-CSIC.

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