Los científicos que se esfuerzan por comprender cómo y cuándo los volcanes podrían entrar en erupción se enfrentan a un desafío:muchos de los procesos tienen lugar en las profundidades del subsuelo en tubos de lava que se agitan con la peligrosa Tierra fundida. Tras la erupción, cualquier marcador subterráneo que podría haber ofrecido pistas que condujeran a una explosión a menudo se destruye.

Pero aprovechando las observaciones de pequeños cristales del mineral olivino formados durante una violenta erupción que tuvo lugar en Hawai hace más de medio siglo, Los investigadores de la Universidad de Stanford han encontrado una forma de probar modelos informáticos de flujo de magma, que dicen podría revelar nuevos conocimientos sobre erupciones pasadas y posiblemente ayudar a predecir las futuras.

"De hecho, podemos inferir atributos cuantitativos del flujo antes de la erupción a partir de estos datos de cristal y aprender sobre los procesos que llevaron a la erupción sin perforar el volcán". "dijo Jenny Suckale, profesor asistente de geofísica en la Escuela de la Tierra de Stanford, Energía y Ciencias Ambientales (Stanford Earth). "Eso para mí es el Santo Grial en vulcanología".

Los cristales de tamaño milimétrico se descubrieron sepultados en lava después de la erupción del volcán Kilauea en Hawai en 1959. Un análisis de los cristales reveló que estaban orientados de forma extraña, pero un patrón sorprendentemente consistente, que los investigadores de Stanford hipotetizaron fue formado por una onda dentro del magma subsuperficial que afectó la dirección de los cristales en el flujo. Simularon este proceso físico por primera vez en un estudio publicado en Avances de la ciencia 4 de diciembre.

"Siempre tuve la sospecha de que estos cristales son mucho más interesantes e importantes de lo que les damos crédito, "dijo Suckale, quien es el autor principal del estudio.

trabajo de detective

Fue un encuentro casual que llevó a Suckale a actuar sobre sus sospechas. Tuvo una idea mientras escuchaba la presentación de un estudiante graduado de Stanford sobre los microplásticos en el océano, donde las ondas pueden hacer que las partículas no esféricas asuman un patrón de desorientación constante. Suckale reclutó al orador, entonces-Ph.D. estudiante Michelle DiBenedetto, para ver si la teoría podría aplicarse a las extrañas orientaciones de los cristales de Kilauea.

"Este es el resultado del trabajo de detective de apreciar el detalle como la prueba más importante, "Dijo Suckale.

Junto con Zhipeng Qin, un científico investigador en geofísica, el equipo analizó cristales de escoria, oscuro, roca porosa que se forma al enfriar el magma que contiene gases disueltos. Cuando un volcán entra en erupción, el magma líquido, conocido como lava una vez que llega a la superficie, es sacudido por la temperatura atmosférica más fría, atrapando rápidamente las burbujas y los cristales de olivino naturales. El proceso ocurre tan rápido que los cristales no pueden crecer, capturando efectivamente lo que sucedió durante la erupción.

La nueva simulación se basa en orientaciones de cristal de Kilauea Iki, un cráter junto a la caldera principal de la cumbre del volcán Kilauea. Proporciona una línea de base para comprender el flujo del conducto de Kilauea, el pasaje tubular a través del cual el magma caliente subterráneo sube a la superficie de la Tierra. Debido a que la escoria puede volar a varios cientos de pies del volcán, estas muestras son relativamente fáciles de recolectar. "Es emocionante que podamos utilizar estos procesos a pequeña escala para comprender este enorme sistema, "dijo DiBenedetto, el autor principal del estudio, ahora es un becario postdoctoral en la Institución Oceanográfica Woods Hole.

Cogiendo una ola

Para permanecer líquido, el material dentro de un volcán debe estar en constante movimiento. El análisis del equipo indica que la extraña alineación de los cristales fue causada por magma moviéndose en dos direcciones a la vez, con un flujo directamente encima del otro, en lugar de verter a través del conducto en un flujo constante. Los investigadores habían especulado anteriormente que esto podría suceder, pero la falta de acceso directo al conducto fundido impidió pruebas concluyentes, según Suckale.

"Estos datos son importantes para avanzar en nuestra investigación futura sobre estos peligros porque si puedo medir la ola, Puedo restringir el flujo de magma, y ​​estos cristales me permiten llegar a esa ola, "Dijo Suckale.

Monitorear Kilauea desde una perspectiva de peligro es un desafío continuo debido a las erupciones impredecibles del volcán activo. En lugar de derramar lava continuamente, tiene ráfagas periódicas que resultan en flujos de lava que ponen en peligro a los residentes en el lado sureste de la Isla Grande de Hawai.

El seguimiento de la desorientación de los cristales a lo largo de las diferentes etapas de futuras erupciones del Kilauea podría permitir a los científicos deducir las condiciones del flujo de conductos a lo largo del tiempo. dicen los investigadores.

"Nadie sabe cuándo comenzará el próximo episodio o qué tan malo será, y todo depende de los detalles de la dinámica del conducto, "Dijo Suckale.