Volcán Etna: un estudio reveló los factores que pueden disparar las erupciones más violentas

Las grandes erupciones volcánicas pueden producirse por distintas razones, incluso cuando el tipo de magma parece similar. En el caso del monte Etna, el volcán más activo de Europa, ubicado en Sicilia, dos explosiones separadas por miles de años demostraron que tanto el agua como el dióxido de carbono pueden activar procesos que llevan a eventos altamente explosivos, capaces de lanzar cenizas y gases a la atmósfera y modificar el paisaje en pocos días. Entender cómo y por qué ocurren estos mecanismos resulta fundamental para anticipar futuros riesgos volcánicos y mejorar los sistemas de alerta temprana en regiones habitadas.

Un estudio dirigido por científicos de la Universidad de Cornell publicado en Geochemistry, Geophysics, Geosystems analizó en detalle estas dos erupciones históricas. El equipo, que contó con participación de especialistas de la Universidad de Columbia y la Universidad de Hawái, utilizó técnicas para investigar cristales y burbujas microscópicas preservadas en rocas volcánicas. Estas herramientas permitieron reconstruir con precisión la forma en que los magmas ascendieron y cambiaron dentro del volcán antes de cada explosión.

Qué revelan los episodios explosivos del Etna sobre el rol de los gases volcánicos

En los volcanes, el tipo de magma influye en el comportamiento de las erupciones. Los magmas basálticos, como los analizados en el monte Etna, contienen menos sílice y suelen ser más fluidos, lo que facilita el escape de gases y reduce la explosividad. Sin embargo, factores como la cantidad de agua o dióxido de carbono en su interior pueden cambiar este patrón y desencadenar erupciones sumamente violentas.

La erupción Pliniana del año 122 a.C. en el monte Etna generó una densa nube de ceniza que oscureció el cielo durante días y cubrió gran parte de Sicilia. El análisis del equipo científico muestra que se produjo a partir de un proceso poco habitual para este tipo de volcanes. En general, los magmas basálticos originan erupciones menos explosivas, pero en este caso el magma ascendió desde unos 22 kilómetros de profundidad y quedó retenido durante al menos tres semanas en una zona cercana a la superficie, entre 2 y 5 kilómetros bajo el volcán.

Durante ese tiempo, el gas atrapado se fue escapando lentamente y se formaron pequeños cristales llamados microlitos, lo que volvió el magma más espeso. Esta combinación de factores favoreció la acumulación de gases y desembocó en una explosión súbita y potente. Los autores basan esta reconstrucción en el análisis de diminutas burbujas y restos de magma atrapados dentro de cristales de olivino, una técnica que permite rastrear el recorrido y los cambios físicos del magma antes de la erupción.

En cambio, el evento conocido como Fall Stratified, que tuvo lugar en el mismo volcán casi 4.000 años atrás, siguió un camino diferente. En esa ocasión, el magma permaneció almacenado a mayor profundidad, entre 24 y 30 kilómetros, y contenía mucho más dióxido de carbono (CO₂). Cuando ese gas alcanzó cierta presión, el magma subió rápidamente hacia la superficie y la erupción se desencadenó en pocas horas, sin una fase lenta de escape de gases ni de retención en niveles superficiales. Según los autores, este mecanismo demuestra que la presión ejercida por el CO₂ puede ser suficiente para provocar una erupción explosiva desde zonas profundas del subsuelo.

El profesor Esteban Gazel explicó en un comunicado oficial que el Etna ofrece un caso excepcional para la ciencia, ya que “es uno de los pocos volcanes del mundo donde el agua y el dióxido de carbono compiten por controlar la erupción”.

Según el experto, cuando predomina el CO₂, la explosión ocurre de forma rápida y desde gran profundidad; si el papel principal lo tiene el agua, el proceso se ralentiza y se concentra en niveles más cercanos a la superficie. Estos resultados ayudan a entender por qué un mismo volcán puede producir erupciones tan diferentes y subrayan la importancia de analizar los gases presentes en el magma para anticipar el comportamiento volcánico.

Qué pueden revelar los cristales y burbujas atrapadas en las rocas volcánicas

El estudio empleó métodos de última generación para examinar las diminutas burbujas atrapadas dentro de los cristales formados en el magma. La técnica de espectroscopía Raman permitió a los investigadores medir con gran exactitud la densidad de CO₂ en estas burbujas microscópicas, y a partir de esa información, calcular la presión y profundidad en las que el magma estuvo almacenado antes de la erupción. “Esa técnica nos da la densidad del CO₂ y, usando una ecuación de estado, podemos transformar esa densidad en presión, y la presión en profundidad”, explicó Maxim Gavrilenko, primer autor del estudio e investigador de la Universidad de Cornell.

Para reconstruir la historia del magma, los científicos analizaron diferentes tipos de inclusiones, es decir, pequeñas bolsas atrapadas dentro de cristales de olivino que pueden contener restos de roca fundida o de gas. Estas muestras provienen de materiales expulsados por el volcán y permiten a los expertos observar cómo era el magma cuando aún estaba bajo tierra.

El equipo aplicó diversas técnicas experimentales, como calentar los cristales para limpiar impurezas y medir la composición química mediante aparatos muy precisos. Además, usaron modelos físicos para estimar cuánta agua y CO₂ tenía originalmente el magma y a qué profundidad se encontraba.

El documento indica que, para la erupción de 122 a.C., el agua presente en estas inclusiones era baja (alrededor del 2% en peso), señal de que el magma se equilibró cerca de la superficie antes de salir, aunque los análisis sugieren que en etapas anteriores había tenido más agua (hasta un 7%). Por el contrario, en el evento Fall Stratified, las inclusiones mostraron valores elevados de CO₂ y agua, y presiones que sitúan el depósito de magma en la base de la corteza terrestre. Según los autores, estas diferencias muestran que ambos episodios representan extremos opuestos en cuanto a la influencia de los gases en la explosividad del volcán.

El valor de entender los gases volcánicos en la prevención de desastres

El descubrimiento de que la explosividad del Etna puede depender tanto del agua como del dióxido de carbono que contiene el magma tiene consecuencias directas para anticipar peligros volcánicos. Comprender cómo influyen estos gases ayuda a mejorar los sistemas que evalúan el riesgo en volcanes activos y a estar mejor preparados ante posibles erupciones. El profesor Gazel señala que aplicar estas técnicas en volcanes de otros países permitirá crear modelos más exactos para predecir cómo y cuándo podrían ocurrir explosiones grandes.

El artículo científico destaca que la erupción Pliniana de 122 a.C. generó una columna de cenizas de hasta 26 kilómetros de altura y cubrió una superficie de más de 530 kilómetros cuadrados en Sicilia. En cambio, el evento Fall Stratified se distinguió por la velocidad con que el magma subió desde el manto terrestre, a una tasa de 17,5 metros por segundo. Ambos estilos eruptivos pueden darse en el mismo volcán, dependiendo de los gases presentes en el magma y de su recorrido bajo tierra.

Además de aportar información clave sobre el monte Etna, estos resultados ya están siendo utilizados para estudiar volcanes en Chile, Hawái y otros lugares. “Idealmente, esto debería hacerse en todos los volcanes del planeta. Estos son los datos que necesitamos para modelos físicos de erupciones que sirvan de base para la evaluación de riesgos”, concluyó Gazel en el comunicado oficial.