2600 relámpagos por minuto asolaron la erupción volcánica de Tonga

Con cientos de veces más potencia que una bomba atómica, el volcán Hunga desencadenó el despliegue de actividad eléctrica más intenso jamás registrado.

Tras semanas regurgitando y escupiendo ceniza, la caldera submarina cercana al diminuto Reino de Tonga alcanzó un inesperado pico de fiebre el 15 de enero de 2022. En la mayor erupción volcánica del mundo en más de 100 años, el volcán Hunga arrojó 9,5 kilómetros cúbicos de roca fundida y vaporizó 146 teragramos de agua, suficiente para llenar 58 000 piscinas olímpicas.

El penacho resultante(una nube en forma de hongo de gases volcánicos, trozos de magma llamados tefra y agua de mar vaporizada) se elevó a 57 kilómetros de altura, aproximadamente a mitad de camino hacia el espacio.

Pero, ¿qué fue lo que realmente inquietó a los vulcanólogos? Las lecturas iniciales mostraron un enorme anillo de rayos que se expandía desde el epicentro de la erupción a unos 180 kilómetros por hora.

Los relámpagos volcánicos están bien documentados: incluso Plinio el Joven los menciona en su relato de la erupción del Vesubio en el año 79 d.C. que asoló la ciudad romana de Pompeya.

Pero "no creo que ninguno de nosotros esperara ver nunca una rosquilla de descargas eléctricas de 280 kilómetros de diámetro", afirma Alexa Van Eaton, vulcanóloga física del Servicio Geológico de Estados Unidos y autora principal de un nuevo artículo sobre el suceso de Hunga.

La investigación de Van Eaton, publicada este mes en la revista Geophysical Research, muestra que la erupción provocó el relámpago más intenso del que se tiene constancia científica, generando la asombrosa cifra de 2600 rayos por minuto en su punto álgido. Esta cifra duplica con creces la registrada en 1999, cuando la NASA contabilizó 993 relámpagos por minuto.

Y tras combinar datos de varios sistemas de vigilancia a distancia, ella y su equipo creen haber reconstruido cómo ocurrió: un penacho de partículas que surfeaba una "onda gravitatoria" volcánica creó la tormenta perfecta para que se produjeran los relámpagos récord.

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En busca de la pluma a vista de pájaro

Según Corrado Cimarelli, vulcanólogo de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich (Alemania), dado que muy pocos de los volcanes activos del mundo se vigilan directamente, los vulcanólogos se apoyan en otras redes de vigilancia para obtener información sobre las erupciones en curso.

Afortunadamente, un satélite meteorológico estadounidense captó accidentalmente una vista de pájaro de la erupción del Hunga, lo que permitió cartografiar el desarrollo de la pluma. Pero el sistema de detección de rayos del satélite sólo detectó algunos destellos ocasionales. Para que Van Eaton pudiera cartografiar el anillo de rayos, tendría que sintonizar la radio.

El trueno no es el único sonido que hacen los rayos. Cuando un rayo cruza el cielo, "a veces se ve un pulso, un parpadeo", dice Van Eaton.

Ese pulso son electrones moviéndose a través de un canal de plasma, creando una potente señal electromagnética que se manifiesta tanto como luz visible (el destello brillante) como con ondas de radio fuera del alcance del oído humano que pueden detectarse a miles de kilómetros de distancia.

Tres redes terrestres de detección de rayos captaron las ondas de radio de la erupción del Hunga y, combinando meticulosamente sus datos, Van Eaton y su equipo pudieron trazar la ubicación, intensidad y temporización de más de 200 000 relámpagos.

El recuento final (que Van Eaton cree que es una subestimación) registró un ritmo de unos 2600 relámpagos por minuto en el punto álgido de la intensidad del anillo. Se trata de una cifra realmente asombrosa, según Eric Bruning, profesor asociado de ciencias atmosféricas en la Universidad Tecnológica de Texas (Estados Unidos) y que no participó en el estudio.

"Una tormenta media de baja intensidad puede tener un relámpago por minuto", explica Bruning. "En las grandes supercélulas, las que provocan tornados, la frecuencia de los relámpagos es de cientos por minuto. [La velocidad de los relámpagos en la erupción de Hunga] es un orden de magnitud superior".

Los datos de localización otorgan al evento de Hunga otro superlativo: se registraron relámpagos a una altura varios kilómetros superior de lo que nunca se creyó posible, lo que los investigadores atribuyen a las copiosas cantidades de agua de mar caliente inyectadas en la atmósfera.

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Una ola de gravedad

Otra característica inusual de la erupción del Hunga son las ondas gravitatorias, que se producen cuando un detonante (como una pluma volcánica, compuesta de gases volcánicos extremadamente calientes, ceniza y agua vaporizada) empuja el aire hacia arriba o hacia abajo.

Estas ondas pueden ser más flotantes que la atmósfera circundante, lo que crea capas distintas, como el aceite y el agua.

Mientras que un objeto caería directamente hacia abajo tras alcanzar su altura máxima, en este caso el penacho queda atrapado por encima de la capa de atmósfera normal, lo que significa que, al caer, la gravedad fuerza el penacho horizontalmente, creando olas como ondas en un estanque.

En la onda de gravedad hay trozos de tefra y agua de mar vaporizada. A medida que el vapor de agua se eleva en la atmósfera, se enfría rápidamente, formando cristales de hielo y pequeñas bolitas de granizo blando llamadas graupel. Según Bruning, los trozos de hielo acumulan electricidad estática al rozarse entre sí, formando lo que en esencia son diminutas canicas heladas y cargadas eléctricamente.

Las erupciones volcánicas añaden la salsa especial de la "carga de silicatos", ya que la tefra genera su propia carga mediante un proceso similar.

Van Eaton y su equipo sostienen que el borde de ataque de una onda gravitatoria estaría hecho a medida para generar rayos. El borde afilado de la onda puede separar las partículas según su tamaño, favoreciendo que la ceniza y los diminutos cristales de hielo se desplacen hacia arriba, mientras que las partículas más densas, como el graupel o la tefra, se deslizan hacia abajo, como los surfistas en una ola. Esto ayuda a formar distintas zonas de carga, preparando el terreno para que los rayos corrijan el desequilibrio.

Según Bruning, los autores del estudio han dado una "explicación física convincente" a un fenómeno misterioso que ha dejado a vulcanólogos y meteorólogos rascándose la cabeza.

Pero sigue habiendo muchos misterios. Como señala Van Eaton, hay un punto en el que el anillo del rayo parece disiparse, y entonces el agujero del donut vuelve a llenarse con miles de destellos.

"No tenemos ninguna respuesta" para el agujero de donut, dice Van Eaton. "Para eso habrá que esperar probablemente cinco doctorados".

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¿Por qué preocuparse por los rayos volcánicos?

Los investigadores afirman que el seguimiento de los relámpagos volcánicos podría ser una herramienta importante para "prever" las erupciones, con implicaciones que podrían salvar vidas.

Durante la actividad volcánica, el grueso penacho impide a los satélites ver si la erupción ha seguido su curso o si todavía están saliendo nuevos chorros de lava. Pero a medida que los científicos conozcan mejor cómo se forman los relámpagos volcánicos, podrán utilizar los datos en tiempo real para orientar las evacuaciones y las decisiones en materia de salud pública, explica Cimarelli. "La velocidad de los relámpagos puede indicar si está saliendo un nuevo chorro".

Las cenizas volcánicas son peligrosas para los aviones y las comunidades situadas a sotavento, añade Van Eaton.

"Cualquier herramienta que podamos aportar para una detección más temprana, de cara a una caracterización rápida de lo que está ocurriendo que pudiese afectar al espacio aéreo y a las personas".