Los científicos están utilizando lo último en tecnología 4-D para predecir el comportamiento de los flujos de lava y sus implicaciones para las erupciones volcánicas.

Los resultados explican por qué algunos flujos de lava pueden cubrir kilómetros en solo unas pocas horas, mientras que otros viajan más lentamente durante una erupción, destacando el peligro que representan los flujos rápidos que a menudo representan el mayor peligro para las poblaciones civiles cercanas a los volcanes.

La investigación, que está dirigido por la Universidad de Manchester, está estudiando los procesos que ocurren durante la cristalización en magmas basálticos utilizando microtomografía de rayos X de sincrotrón 4-D. Es la primera vez que se utiliza este tipo de tecnología de escaneo 4-D para investigar la cristalización durante erupciones volcánicas y para simular el comportamiento de un flujo de lava natural. El estudio ha sido publicado en Informes científicos de la naturaleza .

El equipo, dirigido por el profesor Mike Burton, Cátedra de Vulcanología de la Universidad, cristalización monitorizada en magmas, un proceso fundamental que impulsa las erupciones y controla diferentes tipos de actividad volcánica. Utilizando este enfoque y tecnología nuevos y novedosos, pueden, por primera vez, observe cómo crecen los cristales en 3-D en tiempo real, simulando el comportamiento de los flujos de lava una vez que un volcán ha entrado en erupción. El proceso es similar a las escenas que se presenciaron recientemente en Kilauea en Hawai.

El profesor Burton explica:"Durante las erupciones volcánicas crecen pequeños cristales dentro del magma. Estos cristales pueden cambiar en gran medida la forma en que fluye el magma. En pocas palabras, cuantos más cristales haya, más lenta será la erupción, lo que también reduce la velocidad y la distancia recorrida por los flujos de lava ".

"La menor cantidad de cristales presentes en la lava significa que la erupción se acelerará, potencialmente volviéndose más poderosa y devastadora. Nuestra investigación y este nuevo enfoque abren una frontera completamente nueva en el estudio de los procesos volcánicos ".

Para estudiar la tasa de crecimiento de los cristales, el equipo preparó una muestra de una erupción real en una celda de alta temperatura, antes de realizar exploraciones CAT de rayos X mientras se controla la temperatura del magma. Esto permitió al equipo visualizar la formación y el crecimiento de cristales, y mida la rapidez con que crecieron.

Con este método y tecnología, los investigadores pueden recopilar cientos de imágenes en 3-D durante un solo experimento. Estos datos luego se utilizan en complejos, modelos numéricos para caracterizar completamente el comportamiento de las erupciones volcánicas con mayor precisión.

Dra. Margherita Polacci, de la Escuela de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente de Manchester, y el autor principal del estudio, dijo:"Ser capaces de predecir con mayor precisión el comportamiento de los flujos de lava también podría permitirnos ayudar a las agencias de seguridad relevantes a diseñar y desarrollar nuevas estrategias y acciones de seguridad cuando se trata de erupciones en áreas pobladas".

Este no es el único uso de dicha tecnología en geociencias. El profesor Burton añadió:"Hay muchas más aplicaciones de este enfoque en la ciencia de los materiales, extracción de minerales y otros procesos geológicos. Estamos muy entusiasmados con la perspectiva de extender nuestros estudios a altas presiones, lo que haremos en experimentos adicionales en 2018 ".