Elementos volátiles en el magma, principalmente agua, Impulsar erupciones volcánicas explosivas. La parte difícil es determinar cuánto contenido volátil estaba presente antes de que ocurriera la erupción. Esto es especialmente difícil cuando la única evidencia con la que los científicos pueden continuar es el producto final después de que se hayan perdido todos los volátiles.

Una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis proporciona evidencia convincente de que los magmas pueden estar más húmedos de lo que se pensaba. La obra, dirigido por geoquímicos experimentales como Michael J. Krawczynski, profesor asistente de ciencias terrestres y planetarias en Artes y Ciencias, se publica en el número del 2 de julio de la revista Mineralogista estadounidense .

El método más común para determinar el contenido volátil requiere estudiar las inclusiones de la masa fundida, pequeños pedazos de magma atrapados en cristales estallaron en lava. Los científicos estudian estas inclusiones vítreas para determinar la cantidad de hidrógeno presente, que, a través del cálculo inverso, puede indicar cuánta agua se disolvió en el magma de la corteza terrestre antes de que un volcán entrara en erupción. Este método se acepta generalmente como un límite inferior exacto del contenido volátil, teniendo en cuenta algo de agua que podría haberse perdido durante la explosión en sí.

Krawczynski y Maxim Gavrilenko, un ex becario postdoctoral en el laboratorio de Krawczynski que ahora se encuentra en la Universidad de Nevada, Reno, en cambio, quería mirar el límite superior, algo que no se había investigado experimentalmente.

"Lo que la gente nunca ha mirado antes y lo que estamos tratando de medir ahora es, ¿Qué tan grande es este cubo? ", dijo Krawczynski." Puedes imaginar si lloviera mucho, y tu pluviómetro estaba lleno, entonces realmente no sabes cuánto llovió. ¡Podría haber llovido más! Simplemente no podemos decir ".

Lo mismo ocurre con las inclusiones fundidas. Si una inclusión de fusión no puede contener toda el agua, entonces los científicos no tienen la lectura correcta del límite superior del contenido de agua en el magma. El cubo es demasiado pequeño.

Creando magma en el laboratorio

Gavrilenko y Krawczynski crearon inclusiones de fusión sintética en el laboratorio para determinar cuánta agua podría contener una fusión. Para hacer esto, los investigadores reprodujeron las condiciones de temperatura y presión que existen a 40 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra. Próximo, derritieron y apagaron (enfriaron rápidamente) la muestra, luego determinó si su experimento había creado un vaso. Continuaron el proceso, agregando más y más agua a la muestra hasta que la muestra ya no se pueda apagar para formar un vidrio.

"Descubrimos que si tienes mucha agua, entonces eventualmente no tienes un vaso, ", Dijo Gavrilenko. Estas inclusiones de fusión desvitrificadas (no vítreas) existen en la naturaleza, pero preferentemente no se estudian para los volátiles, lo que ha provocado un sesgo de la muestra en este campo de investigación.

Este sesgo es especialmente problemático para los científicos que intentan comprender cuánta agua se recicla a la superficie en las zonas de subducción. que son más ricos en agua en comparación con otros entornos tectónicos. "Si los magmas profundos en estas zonas tienen más del 9 por ciento en peso de agua, entonces no se medirán correctamente con el método estándar de oro actual, "Dijo Gavrilenko." Es necesario encontrar un nuevo método para medir. Necesitamos un nuevo cubo más grande ".

Implicaciones del ciclo global del agua

Estos resultados se alinean con el trabajo reciente de Douglas A. Wiens, el Profesor Distinguido Robert S. Brookings en ciencias terrestres y planetarias. En un artículo publicado en la revista Naturaleza el otoño pasado, Wiens concluyó que hasta cuatro veces más agua podría sumergirse en el manto de la Tierra de lo que pensaban los científicos. El trabajo de Gavrilenko y Krawczynski apunta a cómo el ciclo del agua dentro y fuera de la corteza podría reequilibrarse a raíz de tales descubrimientos.

"Si cae más (en el manto), más necesita regresar a la corteza terrestre, ", Dijo Krawczynski." Eso es lo que estamos viendo aquí. Hemos entendido que es un ciclo que debe equilibrarse, pero no hemos tenido una buena comprensión de los tamaños de los diferentes reservorios ".