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Estudio publicado en Nature Communications indica que grandes erupciones volcánicas pueden ser aceleradas por la disolución de gases de vuelta en el magma, y no solo por la liberación de estos volátiles, alterando la comprensión sobre la presurización en grandes cámaras magmáticas silicicas
Grandes erupciones volcánicas pueden ser impulsadas por la disolución de gases de vuelta en el magma, según un estudio publicado en la revista Nature Communications. La investigación propone un mecanismo diferente de la explicación predominante y señala que la reabsorción de volátiles puede acelerar la presurización en grandes cámaras magmáticas silicicas.
La comprensión de lo que desencadena grandes erupciones se considera crucial para la evaluación de riesgos, pero el mecanismo exacto que lleva a estos eventos aún no se comprende del todo.
Hasta ahora, la principal teoría sostenía que la exsolución de volátiles, proceso en el que los gases dejan el magma, sería uno de los factores centrales detrás de estas erupciones.
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El modelo predominante y la nueva propuesta
Investigaciones anteriores destacaron la exsolución de volátiles como factor determinante para erupciones causadas por el aumento de presión en cámaras magmáticas. En este proceso, gases disueltos, como vapor de agua, dióxido de carbono y azufre, se separan del magma silicatado y forman burbujas a medida que el material asciende o se enfría.
Este comportamiento reduce la solubilidad y genera una sobrepresión magmática significativa, capaz de impulsar erupciones volcánicas. Algunos estudios anteriores también indicaron que, en grandes sistemas volcánicos, estos gases exsolventes pueden amortiguar la presión, lo que haría que las erupciones fueran menos frecuentes, pero mayores cuando ocurren.
Los autores del nuevo estudio afirman, sin embargo, que para que la exsolución actúe como el principal disparador eruptivo, necesitaría superar tanto la pérdida de volátiles por desgasificación pasiva como el relajamiento viscoso de la corteza. Según ellos, esto requeriría tasas rápidas de cristalización, algo difícil de mantener en reservorios más grandes y térmicamente tamponados.
De acuerdo con el equipo, en grandes sistemas silicicos, los volátiles exsolventes pueden ejercer control primario sobre la compresibilidad del magma y el crecimiento de la cámara magmática, en lugar de provocar directamente las erupciones. A partir de esta evaluación, los investigadores volvieron su atención hacia el proceso opuesto.
Reabsorción de volátiles en las erupciones volcánicas
El estudio investiga la llamada reabsorción de volátiles, fenómeno en el que los gases se disuelven nuevamente en el magma. Según los autores, este retorno reduce la compresibilidad del magma, altera la respuesta del sistema a la recarga y afecta su estabilidad general.
En la práctica, esto hace que el magma se vuelva más difícil de comprimir, lo que acelera la presurización del sistema. Para el equipo, este mecanismo puede aumentar rápidamente la presión en grandes cámaras magmáticas silicicas y, así, desencadenar erupciones más rápidamente que la exsolución de volátiles.
Los investigadores afirman que esta diferencia es importante porque altera la forma en que se interpreta la estabilidad de la cámara magmática. En lugar de funcionar solo como un elemento relacionado con la liberación de gases, el sistema pasaría a estar influenciado también por la disolución de estos volátiles en el magma.
El caso de la caldera de Aso, en Japón
Como ejemplo, los científicos analizaron una antigua erupción volcánica en Japón. El equipo sostiene que la reabsorción de volátiles probablemente tuvo un papel fundamental en la erupción conocida como Aso-4, ocurrida hace aproximadamente 86 mil años en el volcán Aso.
Para llegar a esta conclusión, los investigadores utilizaron un modelo numérico termomecánico de cámaras magmáticas calibrado con datos geoquímicos del volcán japonés. El estudio también recurrió a información obtenida en cristales de apatita, un mineral de fosfato de calcio expulsado por estos volcanes.
Según los autores, la apatita puede funcionar como registro del comportamiento de la saturación de agua en el magma. Los datos extraídos de estos cristales ayudaron a reconstruir cómo ocurrió la erupción y sirvieron de base para alimentar las simulaciones del modelo.
Resultados de las simulaciones
Las simulaciones probaron diferentes tasas de recarga, contenidos de volátiles y condiciones térmicas. El objetivo fue identificar en qué situaciones ocurre la reabsorción de volátiles y de qué manera interfiere en la estabilidad de la cámara magmática.
Los resultados mostraron que la reabsorción reduce la compresibilidad del magma, amplifica la presurización y desestabiliza la cámara. De acuerdo con los autores, este efecto llevó a una erupción más rápida que en los escenarios en los que predominaba la exsolución.
Al analizar específicamente los casos con 5% en peso de H₂O, los investigadores observaron que la tasa de presurización fue sustancialmente mayor en la simulación de reabsorción. En este escenario, la erupción ocurrió después de aproximadamente 2,3 mil años, mientras que la simulación de exsolución no registró erupción dentro del tiempo de simulación de 5 mil años.
Los autores atribuyen estas altas tasas de presurización no solo a las mayores tasas de recarga observadas en las simulaciones de reabsorción de volátiles. Según el estudio, también se deben a la reducción en la compresibilidad del magma causada por la disminución inducida por la reabsorción en la fase volátil magmática, que normalmente amortigua el aumento de presión en sistemas silicicos.
Alcance del estudio y próximos pasos
Aunque reconocen que los modelos simplifican, en cierta medida, la mecánica de los volcanes y se concentran en un caso específico, los investigadores evalúan que el trabajo puede servir como punto de partida para nuevas investigaciones. La propuesta, según el equipo, es profundizar la comprensión de este mecanismo en estudios futuros.
Los autores afirman que investigaciones posteriores podrán refinar el análisis de la reabsorción de volátiles con modelos más complejos y monitoreo en tiempo real. Para el equipo, esto podrá abrir una nueva vía para predecir erupciones volcánicas catastróficas, con potencial para salvar vidas y reducir pérdidas económicas.
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