Predecir cuándo volverá a estallar un volcán es un asunto complicado, pero las lecciones que aprendimos de una de las erupciones recientes de Hawái pueden ayudar.

Kilauea, en la Isla Grande de Hawai'i, es probablemente el volcán mejor conocido de la Tierra. Eso es gracias al monitoreo y la información recopilada que se remonta a la formación del Observatorio de Volcanes de Hawai en 1912.

El volcán también está sujeto a la red de monitoreo geofísico tecnológicamente más avanzada del mundo.

Desde los cielos Los satélites recopilan datos que muestran la topografía cambiante del volcán a medida que el magma se mueve por el sistema interno de tuberías de magma. Los satélites también analizan la composición de los gases volcánicos.

Desde el suelo, Los vulcanólogos utilizan una serie de herramientas químicas y físicas altamente sensibles para comprender mejor la estructura de ese sistema de tuberías de magma. Esto ayuda a estudiar el movimiento del magma dentro del volcán.

Terremotos y vibraciones

Un punto clave del monitoreo de volcanes es la sismicidad:con qué frecuencia, dónde y cuándo ocurren los terremotos. El movimiento de magma dentro del volcán provoca terremotos, y juntando los datos sobre su ubicación (una técnica conocida como triangulación) rastrea el camino del magma bajo tierra.

Una técnica más nueva, interferometría sísmica, utiliza vibraciones de energía de las olas del océano que golpean las costas distantes que luego viajan a través del volcán.

Los cambios en la velocidad de estas vibraciones nos ayudan a mapear la huella tridimensional del sistema de tuberías de magma del volcán. Entonces podemos detectar cuándo, y en algunos casos cómo, el sistema de tuberías de magma está cambiando.

Este monitoreo proporciona el "pulso" del volcán durante tiempos de inactividad, una línea de base desde la cual detectar cambios durante los disturbios volcánicos. Esto resultó invaluable para la alerta temprana, y la predicción de dónde y cuándo, de la erupción de Kilauea el 3 de mayo, 2018.

El "pulso" de Kilauea incluye ciclos de inflación (abultamiento) y deflación (contracción) del volcán a medida que el magma entra y sale de la región de almacenamiento en la cima del volcán.

Las velocidades de las vibraciones que viajan a través del volcán son predecibles durante las observaciones de los ciclos de inflación / deflación. Cuando el volcán se hincha, las vibraciones viajan más rápido a través del volcán a medida que la roca y el magma se comprimen. Cuando el volcán se contrae, estas velocidades disminuyen.

Describimos esta relación entre los dos conjuntos de datos — el abultamiento / contracción y la velocidad más rápida / más lenta de las vibraciones — como acoplados.

Algo cambió

En comparación con nuestra línea de base, vimos el cambio de datos acoplado 10 días antes de la erupción de Kilauea el 3 de mayo. Eso les dijo a los científicos que el sistema de tuberías de magma había cambiado de manera significativa.

El volcán estaba abultado debido a la acumulación de presión dentro de la cámara de magma, pero las ondas sísmicas se estaban desacelerando dramáticamente, en lugar de acelerar.

Nuestra interpretación de estos datos fue que la cámara de magma de la cumbre no pudo sostener la presión de un suministro de magma en aumento:el abultamiento era demasiado grande. El material rocoso comenzó a romperse alrededor de la cámara de magma de la cumbre.

La rotura de las rocas tal vez llevó a cambios en el sistema magmático de la cumbre para que más magma pudiera llegar más fácilmente al sitio de la erupción a unos 40 km de distancia.

Además de Kilauea, Estos conjuntos de datos acoplados se recopilan periódicamente. investigado e interpretado en términos de transporte de magma en otros volcanes a nivel mundial. Los sitios incluyen Piton de la Fournaise en la isla de Reunión, y el volcán Etna, Italia.

Pero nuestro modelo fue el primero en demostrar que estos cambios en la relación de datos acoplados podrían ocurrir debido al debilitamiento del material dentro del volcán antes de una erupción.

El modelo de daño que aplicamos ahora se puede usar para otros volcanes en estado de agitación. Esto se suma a la caja de herramientas que los vulcanólogos necesitan para predecir el cuándo y dónde de una erupción inminente.

Tantos datos necesitamos ayuda

Cuando los volcanes se encuentran en un estado de agitación elevado, el volumen de información disponible a partir de datos digitales y observaciones terrestres es extremo. Los científicos tienden a confiar primero en el monitoreo observacional, y otros datos cuando se disponga de tiempo y personas adicionales.

Pero la cantidad total de datos entrantes (como los de satélites) es abrumadora, y los científicos simplemente no pueden seguir el ritmo. El aprendizaje automático podría ayudarnos aquí.

La inteligencia artificial es el nuevo chico en el bloque para la predicción de erupciones. Las redes neuronales y otros algoritmos pueden utilizar grandes volúmenes de datos complejos y "aprender" a distinguir entre diferentes señales.

En la actualidad, existen sistemas de alerta temprana automatizados de una erupción inminente que utilizan matrices de sensores para algunos volcanes, por ejemplo en el volcán Etna, Italia. Es probable que la inteligencia artificial haga que estos sistemas sean más sofisticados en el futuro.

La detección temprana suena maravilloso para las autoridades encargadas de la seguridad pública, pero muchos vulcanólogos se muestran cautelosos.

Si dan lugar a múltiples falsas alarmas, eso podría reducir la confianza en los científicos tanto para los administradores de las crisis volcánicas como para el público.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.