¿Qué aporta a la ciencia la erupción del volcán Cumbre Vieja de La Palma?

Desde que comenzó a brotar la lava del interior del volcán de Cumbre Vieja de La Palma el pasado 19 de septiembre, una carrera a contrarreloj ha guiado la vida en la isla canaria. Tratar de dar respuesta a la crisis humanitaria a través de la ciencia se ha convertido en el principal objetivo de vulcanólogos, sismólogos, geólogos y un largo etcétera de profesionales que vigilan día y noche el minuto a minuto del volcán.

Tras casi un mes, la catástrofe sigue su curso a medida que la energía del volcán empuja ríos de lava que han arrasado ya casi 2000 inmuebles, según datos de Valmesa. A nivel científico, sin embargo, la erupción representa una oportunidad única para estudiar estos procesos y preverlos mejor en el futuro. Se trata de un laboratorio vivo donde comprobar líneas teóricas de investigación y descubrir nuevas líneas de análisis quizá nunca planteadas hasta ahora.  

“Nuestra única herramienta para ayudar a las personas de La Palma es hacer ciencia”, afirma Eugenio Fraile, investigador del Instituto Español de Oceanografía al frente del buque científico Ramón Margalef, que se halla fondeado a 500 metros de la colada que se abre paso hacia mar abierto a medida que gana terreno al océano.

“Con este conocimiento, cuando nuevamente nos tengamos que enfrentar a una nueva crisis sismovolcánica, tendremos estas piezas del puzle, estas claves para tener una visión más general del proceso y anteponernos a lo que pueda ocurrir para minimizar las consecuencias de estas crisis”.

El día de la erupción, el vulcanólogo del Instituto GeográficoNacional Stavros Meletlidis fue uno de los primeros científicos en llegar al lugar. “Estaba casi a un kilómetro del punto donde se abrió el volcán y esa misma mañana había sobrevolado la zona donde luego ocurrió la erupción”, explica. “Aunque a nivel humano es una catástrofe, por la parte científica es una oportunidad inmensa de estudiar los procesos a través de la red de vigilancia volcánica que el Instituto Geográfico Nacional tenía desplegada en la isla. Queríamos ver qué está pasando bajo nuestros pies para intentar vincular lo que se ve en la superficie con lo que se está registrando bajo tierra”.

Jornadas interminables, turnos maratonianos donde el descanso brilla por su ausencia y una cooperación multidisciplinar entre todos los campos científicos involucrados es el denominador común entre los expertos que se hallan al pie de la erupción y aquellos que lo hacen posible. “Necesitamos ciencia de calidad, ciencia in situ y por eso estamos dedicando todo nuestro esfuerzo y tiempo para estar allí presentes y conocer más sobre cómo funcionan los procesos sismovolcánicos”.

Ecosistemas transformados

A medida que el Cumbre Vieja sigue escupiendo lava y transformándose, la erupción sigue evolucionando y provocando la entrada del nuevo terreno volcánico en un nuevo ciclo ecológico diferente a muchos niveles. Pero, ¿qué está estudiando exactamente la ciencia a pie de campo gracias a esta erupción?

"Esta ha sido la primera erupción en Canarias en la que la respuesta científica y seguimiento del proceso ha sido extremadamente profesional", cuenta Pablo J. González, investigador de volcanología en el CSIC de La Laguna, Tenerife. "La cantidad y variedad de datos recogidos nos van a dar la oportunidad de comprender aspectos desconocidos del sistema magmático, el estilo y productos eruptivos y la dinámica temporal de la erupción no sólo en La Palma, sino en Canarias y en otras islas volcánicas".  

Como es de esperar, una de las preguntas que más rápido tratan de responder los expertos va dirigida a conocer en qué grado este fenómeno natural tan violento afectará a los diferentes ecosistemas. Por la propia naturaleza de los volcanes, su actividad es imprevisible. Tal y como demostraron las últimas erupciones del Kilauea, en Hawái, o el Gedingadalir, en Islandia, los efectos que tienen las erupciones volcánicas para el medio ambiente pueden ser múltiples y deben ser estudiadas a pie de campo y de manera particular para confirmar o desterrar antiguas predicciones. 

Las estimaciones sitúan alrededor de los tres mil años el período necesario para recuperar la biodiversidad de los suelos, que se desarrollará de manera diferente en un ecosistema ahora hostil, según explica José Ramón Arévalo Sierra, catedrático de Ecología en la Universidad de La Laguna, Tenerife.

Reescribiendo los modelos científicos

“Lo primero que nos ha enseñado esta erupción es que, aunque pensábamos que estos volcanes sufrían tres procesos claros, emplazamiento, erupción y apagado, hemos visto que no. La dinámica que está mostrando este volcán es que es una mezcla de diferentes procesos”, explica Raúl Pérez, geólogo del Instituto Geológico y Minero de España (IGME). “Aquí veníamos todos creyendo que sabíamos qué iba a pasar, creyendo que sabíamos claramente el tipo de volcán que era y con la información de las erupciones históricas sobre la duración del proceso, el emplazamiento, su geomorfología y geoquímica”.

En un principio, los expertos manejaban otros escenarios, con columnas eruptivas más bajas y campos de lava muy poco viscosa y muy rápida. Sin embargo, cuando comenzaron a estudiar el volcán, se toparon con una fase estromboliana más explosiva de lo que pensaban y con un índice de explosividad alto, ya que va determinado según la altura de la columna eruptiva. “Lo que nos sorprendía era que llegara a alcanzar hasta seis kilómetros durante las primeras fases, cuando lo normal son dos o tres kilómetros”.

Los datos observados indicaban un desarrollo diferente al modelo planteado hasta entonces, con “la posibilidad de una cámara magmática con dos salidas o incluso la posibilidad de dos cámaras magmáticas, algo que ha traído bastante discusión científica”, explica Pérez. “Por tanto, cuando vimos que esta erupción [que se inició como un volcán estromboliano] alternaba fases más hawaianas, más efusivas y con mayor capacidad de fluir y generar tubos, ya comenzamos a aprender algo nuevo. Esos modelos nos los ha enseñado el volcán”.

Recientemente, también "se ha detectado que las lavas contienen fragmentos de lo que podrían ser sedimentos previos a la formación de la isla", afirma González. "Todas estas evidencias nos permitirán refinar el conocimiento de las condiciones a las que se almacena y moviliza el magma bajo la isla. Hay material para trabajar durante más de una década".

Campos de lava

En la necesidad de estudiar el minuto a minuto del volcán también entran en juego los campos de lava, que también han resultado imprevisibles. "En tan sólo cuatro semanas, esta erupción ha emitido más material lávico que ninguna erupción histórica de La Palma", afirma González.

El primer campo de lava que se formó era de tipo malpaís, es decir, de lava fragmentada y de rápido enfriamiento. “Esas lavas no hacen tubos, para tener tubos necesitas que corra lava caliente a velocidad constante y muy fluida, que va fundiendo y erosionando el terreno por dentro, haciendo que estos tubos se conviertan en desagües que reactivan los frentes de colada”, explica Pérez.

Cuando la colada es de tipo malpaís, va perdiendo velocidad porque la lava se enfría por la parte que está en contacto con el aire; se va frenando porque el relieve pierde pendiente y la colada pierde temperatura y gana fricción.

“Si, de pronto, cambias a una fase hawaiana, entra un río de lava caliente con mucha capacidad para disolver y aislado térmicamente del exterior, por lo que crea un tubo que llega al frente de lava y lo reactiva. Por eso encontramos situaciones en las que la colada ganaba medio metro en días y de pronto en horas avanza cien metros”.

La importancia de la vigilancia volcánica

Uno de los puntos más importantes a nivel del estudio científico de un volcán que despierta es, según este experto, la vigilancia volcánica. A las pocas horas de comenzar la erupción, Pérez se encontraba a pocos cientos de metros viendo cómo se solapaban los tubos, cómo la fuente iba dejando paso a lluvias piroplásticas mayores y estudiando cómo se generaba un campo térmico alrededor de la lava que chupaba todo el oxígeno que había alrededor.

En aquel momento, sucedió algo insólito para la ciencia. “Yo nunca me habría imaginado que, antes de que se produjera el colapso y el cambio a actividad hawaiana, las fumarolas fueran a prenderse fuego”, cuenta Pérez en relación al momento en el que empezaron a aparecer en las fumarolas del borde norte colores verdosos. “No tuvimos tiempo de analizarlas, pero a raíz de eso he hablado con mucha gente que trabaja en volcanes y jamás lo habían visto”.

Para esta vigilancia del volcán, el Instituto Geográfico Nacional comienza cada mañana un briefing para los tres equipos de campo y cada equipo se dedica a tareas específicas. “Algunos se dedican al mantenimiento de la red, porque tenemos bastantes problemas por la caída de la ceniza y el material piroplástico que están afectando a los sensores y los equipos desplegados”, explica Meletlidis.

Otro equipo toma una muestra que puede ser geoquímica, de agua o de gases, y un tercer equipo atiende el resto de incidencias, “como tomar una muestra de la colada de lava o inspeccionar un punto donde se ve la actividad fumarólica o, directamente, participar con otros equipos e instituciones en la valoración de cómo van las coladas de lava o la columna”. 

Además de esos tres equipos, dentro del PEVOLCA y el Centro de Atención Primaria (CAP) hay un equipo más extenso entre Santa Cruz de Tenerife y Madrid, que son responsables de obtener los datos a través de telemetría y hacer las evaluaciones y los cálculos numéricos, así como emitir comunicados para que el control aéreo actúe según el estado de la columna. Además, otro equipo descarga imágenes por satélite y trabajan a través de ellas. “En la parte de geodesia o sísmica hacen modelos numéricos para intentar establecer patrones sobre la actividad del volcán”, explica Meletlidis.

A nivel científico, por tanto, todos los datos se están usando para estudiar la dinámica eruptiva que puede tener el volcán en la superficie. “Eso se estudia a través de las fuentes de lava o de la emisión de colada o de la columna eruptiva, que lleva material piroplástico. Se usa también para probar modelos que nosotros hayamos trabajado anteriormente o probar simulaciones, como las que hemos hecho sobre cómo iba a fluir la colada de lava, y ahora mismo se ha acertado casi un 99 por ciento del recorrido”, afirmó Meletlidis la mañana del 8 de octubre, previo al derrumbe de esa misma noche del cono del volcán que provocó nuevas coladas de lava en el flanco norte.

Depósitos de magma bajo el volcán 

Tres grandes lagos de lava podrían encontrarse en el interior del Cumbre Vieja, según ha afirmado la geóloga del Instituto Geológico y Minero de España (IGME-CSIC), Nieves Sánchez, en El País. "La posición, profundidad y volumen de los reservorios magmáticos es un conocimiento esencial para saber cuánto magma con capacidad para entrar en erupción se almacena bajo la isla", explica González. "El número y la conectividad de esos reservorios controlan la duración de la erupción, puesto que los conductos eruptivos tiene unas dimensiones, y por tanto sólo pueden tener un cierto caudal, con el que evacuar ese volumen de magma". 

Estos lagos subterráneos de magma también ejercen un fuerte control sobre la explosividad de la erupción, ya que tienen diferentes composiciones y contenidos en gas. "Estas características pueden explicar las variaciones en el estilo eruptivo que hemos observado en las primeras cuatro semanas de erupción", explica el experto.

 Anomalías en el ecosistema marino

El Instituto Oceanográfico también trabaja 24 horas al día en los que la tónica general para los científicos es preguntarse cuánto tiempo han podido dormir esa noche. Una carrera a contrarreloj para dar respuesta a las preguntas que necesita La Palma para sobrellevar esta crisis de la mejor manera posible.

Mientras, una colada de lava penetra en un medio marino que tiene propiedades completamente distintas: la lava, a 1 200 grados centígrados impacta en el agua, a 25 grados centígrados, y otra colada amenaza con adentrarse en el océano. "Estamos muy pendientes de esa nueva colada, de su llegada al océano y del impacto que puede causar en el océano", ha afirmado el geólogo marino del CSIC Juan Tomás Vázquez.

“Ya estamos viendo anomalías hasta más de 500 metros del frente de la colada, como peces muertos en los lugares cercanos. También en toda la columna de agua hasta más de 250 metros de profundidad. Es decir, no se limita a la capa superficial”, afirma Fraile.

Según los resultados preliminares, ”existe claramente una perturbación en el ecosistema marino”. Además del brutal choque térmico, esa lava avanza hacia mar abierto y se sitúa sobre un sustrato que ya existe. El fondo marino, rico en vida, está siendo sepultado por una nueva lava que arrasa el ecosistema.

 “La oportunidad de tener un buque oceanográfico en el mar es muy valiosa, cuesta muchísimo dinero y esfuerzo conseguir este tipo de instrumentación, por lo que hay que utilizarla al máximo”, explica Fraile. “El día a día es realmente duro: trabajamos día y noche para recoger continuamente datos, ya sean batimétricos, químicos, físicos, biológicos, geológicos”.

Tras la recogida de muestras, los investigadores las procesan, clasifican, refrigeran o congelan, dependiendo de los requerimientos de cada tipo de material para llegar en perfecto estado a los laboratorios. A raíz de su análisis, “estamos viendo también anomalías de disminución del PH, de disminución del oxígeno, de aumento de la turbidez, por lo que se limita también la luz que penetra en el agua, afectando a los organismos fotosintéticos y a la vida marina. Hay un sector pesquero en La Palma que vive día a día de eso y ahora mismo necesita saber si podrá reanudar sus actividades, o dónde. Por tanto, tenemos que determinar todos esos parámetros: si existen metales pesados en el medio, si pueden ser bioacumulados en algunos organismos, etc. Son muchos parámetros para aliviar el peso de la sociedad”, explica Fraile.

Cómo se apagará el  volcán

Existe por tanto una relación en todo lo que observan los científicos en la superficie y lo que indican los datos que abre nuevos caminos para entender mejor estos procesos de cara al futuro en puntos tan importantes como prever cuánto durará la erupción.

“Para nosotros va a ser muy importante observar cómo y cuándo se parará el volcán y esperamos que se pueda aplicar a casos futuros”, afirma Pérez.  “Si todo fuera ya un poco más tranquilo, solo entonces podría decirse que esto ya está en un proceso de enfriamiento que alertaría sobre que el volcán se está apagando. Pero no tengo ningún indicador que diga eso. Sin embargo, las descripciones históricas del Teneguía hablaban de un parón repentino. No conozco ningún modelo que indique cómo se apaga un volcán monogenético, tiene que dejar de hacer ruido, dejar de emitir piroplastos, pero no hay indicaciones sobre cómo deja de arrojar lava o cuándo lo hace”.

En esa línea, ha sido gracias a los estudios de El Hierro el hecho de que se haya desarrollado con tanta eficacia la actuación en La Palma. “Ese conocimiento, esa investigación nos ha dado muchísimas claves que están siendo aplicadas en La Palma”, explica Fraile. “Gracias a eso nos hemos podido anticipar a muchos de los sucesos. Ya estábamos preparados para diseñar un sistema de muestreo distinto, más exhaustivo y específico para obtener más claves científicas para beneficio de la sociedad, los comités y los cuerpos de seguridad y emergencias”.

“Para que la información sea aún mejor en el futuro, seguimos trabajando sin parar. Esta noche me tocará irme a la lava con la Unidad Militar de Emergencias para tomar muestras de las lavas nuevas”, afirma Pérez la tarde del 6 de octubre. “Tras cada gráfica, tras cada mapa lleno de puntos y líneas hay un equipo multidisciplinar que está día y noche volcada para ayudar y tener todos los datos preparados para que nosotros podamos atender la emergencia”, añade Meletlidis.

Bajo el amplio paraguas de la ciencia de la vulcanología, los profesionales de la sísmica, geodesia, física, geología, geoquímica y gravimetría intentan recabar el máximo número de datos y hacer una interpretación común para dar forma a la mayor brevedad posible a los nuevos modelos científicos y descifrar procesos que aún resultan una incógnita del poder de la naturaleza para la ciencia.