Un estudio con magma del volcán de La Palma explica por qué algunas erupciones son más explosivas

El volcán Tajogaite, en La Palma, entró en erupción en septiembre de 2021 y mantuvo activos sus conductos durante 85 días. La erupción dejó muestras de magma intactas, y un equipo de la Universidad de Mánchester encabezado por Barbara Bonechi, investigadora asociada del departamento de Ciencias de la Tierra y Medioambiente, decidió analizarlas con una herramienta inusual para este tipo de estudios: la microtomografía de rayos X. Los resultados, publicados en Nature Communications, revelan que la temperatura que alcanza el magma antes de ascender, un factor que los modelos de predicción volcánica apenas consideraban, puede controlar de forma determinante si una erupción termina siendo efusiva o explosiva.

El frenado que nunca llega

Para comprender el hallazgo hay que seguir al magma en su camino hacia arriba. A medida que asciende por los conductos volcánicos, la presión disminuye y la temperatura baja. Esas condiciones son el disparador para que los minerales disueltos en el magma comiencen a solidificarse en cristales, un proceso que se conoce como nucleación. Y la nucleación importa porque cuanto antes se forman los cristales, más viscoso se vuelve el magma, más despacio asciende y más tiempo tienen los gases disueltos para escapar de forma gradual, sin acumularse hasta el punto en que la única salida es una explosión.

El magma no sobrecalentado comenzaba a cristalizar en unos 20 minutos. El sobrecalentado podía tardar más de ocho horas en iniciar el mismo proceso. En dinámica volcánica, esas horas marcan la diferencia entre una colada y una columna de ceniza.

Si la cristalización se retrasa, ocurre lo contrario. El magma permanece fluido, sube deprisa, y cuando los gases intentan liberarse en superficie, lo hacen de golpe. La pregunta que Bonechi y su equipo querían responder era, precisamente, qué decide si la cristalización ocurre a tiempo, o llega demasiado tarde.

La historia (térmica) del magma

La clave, según los datos del estudio, es el superheating: el estado en el que el magma ha alcanzado temperaturas tan elevadas que los propios cristales en su interior se han disuelto. Cuando eso ocurre, el magma pierde sus «semillas», los núcleos microscópicos sobre los que se anclan los nuevos cristales al iniciarse la nucleación.

Sin esas semillas cristalinas, el magma sobrecalentado puede ascender durante horas sin que la cristalización se active, aunque las condiciones de presión y temperatura ya serían suficientes para que ocurriera. El enfriamiento gradual no basta para poner en marcha el proceso si no hay estructuras previas sobre las que construir. Esto, que suena técnico, tiene una consecuencia práctica muy concreta: ese magma llega a la superficie siendo todavía fluido, con toda la energía explosiva intacta.

Los experimentos de Bonechi con muestras de Tajogaite lo cuantifican con precisión. Usando microtomografía de rayos X, que reconstruye la microestructura tridimensional del material con resolución de micrómetros, el equipo comparó el comportamiento de magma no sobrecalentado frente al que sí había cruzado el umbral del superheating. La diferencia fue llamativa: el magma ordinario empezaba a cristalizar en unos 20 minutos; el sobrecalentado tardaba más de ocho horas en iniciar el mismo proceso.

La cadena que dispara la explosión

El hallazgo importa porque ata tres fenómenos que hasta ahora se analizaban por separado: la historia térmica previa a la erupción, la velocidad de ascenso del magma y el tipo de actividad en superficie. La secuencia es la siguiente: superheating en la cámara o los conductos, ausencia de núcleos de cristalización, retraso en la nucleación, baja viscosidad mantenida, ascenso rápido y desgasificación brusca al llegar a la superficie. El resultado es una erupción explosiva. Sin superheating, la cristalización actúa como freno natural del sistema. Con él, ese freno sencillamente no aparece.

Descifrar la historia térmica previa a una erupción puede ser tan importante como registrar la sismicidad del volcán. El problema es que aún no tenemos instrumentos instalados para hacerlo en la mayoría de los volcanes activos.

Margherita Polacci, Senior Lecturer en Volcanología en la Universidad de Mánchester y coautora del estudio, ha subrayado que la historia térmica previa a la erupción y la cinética de cristalización pueden desempeñar un papel fundamental en la predicción del comportamiento volcánico, un aspecto que los modelos actuales no siempre incorporan. Es una advertencia relevante: los sistemas de alerta volcánica activos se apoyan sobre todo en sismicidad, deformación del terreno y composición química de los gases. La temperatura previa del magma rara vez entra en el cuadro.

Una muestra, muchas preguntas

El estudio trabaja con muestras de un único volcán, recogidas después de la erupción y analizadas en condiciones controladas de laboratorio. La relación entre superheating y explosividad no se ha observado directamente en tiempo real durante una erupción: se infiere a partir del modelo experimental. Extrapolar estas conclusiones a estratovolcanes de composición distinta, con mayor contenido en sílice, requerirá nuevos experimentos en otros contextos geológicos.

Lo que el equipo de Bonechi ha aportado es la primera evidencia física directa, obtenida a partir de magma natural y no de análogos sintéticos, de que el superheating puede retrasar la nucleación más de ocho horas, un período que en los modelos previos simplemente no existía como variable relevante. El Tajogaite, que durante 85 días pareció una erupción relativamente dócil, resulta que guardaba en su magma información sobre cómo pueden comportarse las que no lo son tanto.

El siguiente paso lógico es buscar señales del historial térmico del magma antes de que erupcione, no después. Si esa información puede extraerse de los datos sísmicos, de la composición de los gases o de la deformación del terreno, la predicción de erupciones explosivas podría mejorar de forma significativa. Por ahora, el Tajogaite ha abierto la pregunta. Cerrarla llevará tiempo, y probablemente más volcanes.