Explorando la lava cristalina de La Palma: "vídeos en cuatro dimensiones" del inframundo de un volcán

La isla de La Palma (una suerte de castillo natural construido sobre el océano Atlántico por antiguas erupciones volcánicas) cumplió en 2021 50 años sin que una mota de lava saliera a la superficie. Pero todo cambió ese mismo año, el 19 de septiembre, cuando la cresta volcánica de Cumbre Vieja se abrió, rezumando roca fundida por toda la isla y poniendo en peligro a muchos de los 86 000 habitantes de La Palma.

Cuando se apagaron las últimas brasas, 85 días después, más de 2800 edificios (incluidas muchas viviendas) y 350 hectáreas de tierras de cultivo habían quedado sepultados bajo la lava litificada. Gracias a los esfuerzos y al trabajo conjunto de los científicos y los equipos de respuesta a emergencias, la población fue evacuada a tiempo y no hubo víctimas mortales, pero miles de vidas cambiaron de forma perpetua y grave a causa de una de las erupciones europeas más destructivas del siglo pasado.

En el interior de la lava y de los fragmentos rocosos expulsados por las múltiples grietas del volcán se esconden cristales que conservan el material químico de la fuente magmática que se encuentra en las profundidades. Al observar estos prismas geométricos iridiscentes, "se obtiene una instantánea del interior de la Tierra que de otro modo nunca sería posible", afirma Esteban Gazel, geólogo de la Universidad de Cornell (Estados Unidos).

Un equipo de la Universidad Complutense de Madrid, la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid y del Instituto Geológico y Minero de España realizó un muestreo sistemático de las coladas de lava para "determinar los posibles cambios en la composición del magma emitido por el volcán, y si esos cambios nos permiten interpretar posibles variaciones en el comportamiento eruptivo para pronosticar el final de la erupción", explica Maria José Huertas, una de las autoras de la investigación.

Los primeros resultados, publicados a principios de julio de 2023 en la revista Science "han permitido proponer que el gran volumen y larga duración de la erupción de 2021 (comparada con las anteriores erupciones históricas de La Palma) se han debido a la implicación de diversos pulsos de magma en profundidad durante la erupción. Asimismo, hemos podido encontrar que varios parámetros mineralógicos y geoquímicos comenzaron a cambiar pocas semanas antes del final de la erupción, indicando que ésta llegaba a su fin: estos resultados podrán ser utilizados potencialmente en futuras erupciones para mejorar los pronósticos sobre la evolución y finalización de la erupción", añade Huertas.

Los cristales de una erupción pueden revelar dónde se almacenan los depósitos subterráneos de magma y de qué tipo de magma se trata, desde la variedad viscosa y propensa a las explosiones hasta un tipo de roca líquida más líquida. Al cotejar esas profundidades con los datos sísmicos de los terremotos provocados por el magma en movimiento, los científicos pueden predecir no sólo que se aproxima una erupción, sino qué tipo de erupción podría ser. "Nos da una mejor idea de [qué] sistema podría estar reactivándose", afirma Kyle Dayton, geocientífico de la Universidad de Cornell.

Con la esperanza de descifrar completamente la erupción de La Palma de 2021, los científicos pasarán años examinando forzosamente las cápsulas cristalinas dentro de su lava endurecida. Según Matthew Pankhurst, geocientífico del Instituto Tecnológico y de Energías Renovables de Tenerife, estas contienen "vídeos en cuatro dimensiones" del mundo subterráneo de un volcán: su forma pasada, su estado actual e incluso sus futuras encarnaciones.

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Vulcanología urbana

Los volcanes de La Palma (una isla asentada sobre una fuente de roca insondablemente caliente que surge de las profundidades del manto terrestre) son todos idiosincrásicos. Cumbre Vieja no es una excepción. No es la típica montaña de forma cónica, sino una cresta capaz de expulsar roca fundida por cualquier punto de su espina dorsal y flancos.

La lava pintada sobre La Palma era en su mayoría del tipo 'A'ā (pronunciado ah-ah): menos como ríos que fluyen, más como serpientes desmenuzadas y rugosas de piedra derretida que se arrastran y dan tumbos. "Sonaba como cristales rotos al avanzar", dice Pablo J. González, vulcanólogo físico del Instituto de Productos Naturales y Agrobiología de Tenerife.

Eso es porque, de hecho, lo que se podía oír era el sonido del cristal al romperse. Esos flujos estaban llenos de vidrio natural, del tipo que se forma cuando la lava se enfría rápidamente al exponerse al aire. "A medida que la lava avanza, se rompe y esas grietas y chasquidos producen fuertes sonidos audibles", explica González.

Una nueva erupción, aunque peligrosa, permite a los vulcanólogos comprender mejor este complejo sistema. Recoger muestras de lava fresca es una actividad suficientemente surrealista cuando se estudian erupciones lejos de los núcleos de población. Pero adquirió una dimensión totalmente nueva en La Palma, donde, tras medio siglo de letargo, el volcán se despertó furioso, vertiendo lava directamente sobre multitud de barrios poblados.

"Es muy dramático y sobrecogedor ver nuestras infraestructuras arrasadas por la naturaleza", dice Pankhurst. Describe este tipo de trabajo como "vulcanología urbana", la práctica de vigilar un volcán en erupción y recoger muestras al rojo vivo de lava, ceniza y gases nocivos justo en medio de pueblos y ciudades, con la roca fundida deslizándose por las calles.

Los equipos utilizaron distintos métodos para recoger muestras de lava. Algunos utilizaron palas o pinzas metálicas, esperando a que parte de la lava se desprendiera y rodara hacia ellos para recoger la roca incandescente. Otros, como Pankhurst, utilizaron un falso brazo de muestreo: un instrumento alargado hecho de palos con púas diseñados originalmente para sostener racimos de plátanos en los árboles. "Parecía un instrumento de lucha ninja", dice.

Se obtuviera como se obtuviera, la materia fundida se vertía posteriormente en un cubo de acero lleno de agua, que se apagaba rápidamente para intentar preservar su química subterránea.

La lava no era el único objetivo de los investigadores. La materia piroclástica, el material que un volcán arroja por sus fumarolas o fisuras, es igualmente codiciada. La erupción de 2021 expulsó principalmente lava viscosa y escombrada, pero también mezcló ocasionalmente algunas explosiones, lanzando al aire cenizas y bombas de lava de mayor tamaño.

Tanto Gazel como Dayton esperaban recoger la mayor cantidad posible de estos restos durante la erupción. A menudo se veían cubiertos por ellos, ya que las pequeñas explosiones lanzaban al cielo miles de fragmentos volcánicos. "Fue una experiencia única estar bajo una lluvia de rocas", dice Dayton.

Durante esos meses de erupción, el suelo temblaba y se movía con frecuencia bajo los pies de todos. "Cada vez que se producían terremotos, el magma se elevaba", explica Gazel.

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Pistas en los cristales

Las erupciones cambian en tiempo real. "En cualquier erupción, es importante tomar muestras continuas del material, tanto de las coladas de lava como del material piroclástico", explica Stavros Meletlidis, vulcanólogo del Instituto Geográfico Nacional.

De este modo, los científicos pueden hacer un seguimiento incluso de la erupción más voluble, lo que les permite informar a los servicios de emergencia sobre la marcha. Puede que la lava empiece a ser más líquida y fluida. Tal vez se esté volviendo más viscosa, capaz de atrapar más gas, acumular presión y volverse explosiva.

Los cristales también revelan parte de la historia del origen de la lava. La química, el aspecto, la cantidad y las texturas indican a los científicos los tipos de rocas que se fundieron originalmente para producir una lava tan peligrosa.

Pero algunas de las pistas más importantes están ocultas en los propios cristales. "Estos minerales funcionan como recipientes a presión", explica Gazel. Pueden aprisionar fluidos de grandes profundidades (como dióxido de carbono y agua), y los científicos pueden extraer o examinar de otro modo estos materiales.

Los cristales no sólo identifican algunos de los ingredientes clave que se utilizaron para cocinar ese lote de magma eruptible. También actúan como barómetros, indicando a los científicos a qué presiones estuvieron sometidos en su día, y la presión está relacionada con la profundidad. Esto significa que estas inclusiones pueden señalar la ubicación de las cocinas magmáticas de un volcán, lo que permite a los científicos relacionar el caos eruptivo en la superficie con sus orígenes muy por debajo.

Algunas de las bolsas de magma que alimentaron la erupción de 2021 se hallaron a decenas de kilómetros de profundidad, lo que sugiere que la erupción estaba extrayendo combustible del manto inferior, una parte inescrutable del planeta difícil de estudiar.

Sin embargo, trabajar con los cristales llenos de fluido puede resultar problemático. "A veces explotan", dice Gazel.

Y no siempre es fácil localizar las inclusiones de fluidos. Pueden ser una décima parte de un cabello y no mucho más grandes que un glóbulo rojo. "Hay que tener suerte en esta búsqueda del tesoro", dice Dayton.

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Fuegos del futuro

La petrología, es decir, la ciencia que estudia el origen y la composición de las rocas, a menudo se lleva a cabo después de la erupción, lo que proporciona una comprensión retrospectiva del volcán. Pero esta investigación está empezando a ser más prospectiva.

Hoy en día, los volcanes pueden vigilarse en tiempo real de múltiples maneras. Escuchar los sonidos de los temblores volcánicos, por ejemplo, puede revelar movimientos en el subsuelo. Ciertos tipos de ondas sísmicas se producen por la migración del magma que rompe las rocas, y una cacofonía sísmica puede sugerir que el volcán está intentando entrar en erupción.

Utilizar los ruidos sísmicos de un volcán para ver a través de la roca sólida es comparable a cuando un médico hace un TAC a un paciente. Pero este chequeo puede complementarse con un análisis de sangre vulcanológico.

Para algunos, estudiar estos cristales es como aprender a hablar un nuevo idioma, que puede utilizarse no sólo para interrogar a los volcanes sobre erupciones pasadas o en curso, sino también para adivinar futuros paroxismos.

Los cristales son como "piedras de Rosetta", dice Pankhurst. Con ellos se puede descifrar cada tipo de erupción y escribir libros sobre ellas. Y cuando comienza una nueva erupción, los científicos pueden utilizar estos tomos para predecir lo que probablemente ocurrirá. "Podemos decir: 'Esto ya lo hemos visto antes", afirma Pankhurst, y el personal de emergencias puede actuar en consecuencia.

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Si se estudian suficientes erupciones, los investigadores pueden crear abundantes libros que salven vidas. Ése es el poder de la petrología; con ella, dice Pankhurst, "podemos construir bibliotecas".