Los geocientíficos han pensado durante mucho tiempo que el agua, junto con el magma poco profundo almacenado en la corteza terrestre, impulsa a los volcanes a entrar en erupción.

Ahora, gracias a las nuevas herramientas de investigación desarrolladas en la Universidad Cornell, han descubierto que el dióxido de carbono gaseoso (CO2) puede desencadenar erupciones explosivas, según publican en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

Un nuevo modelo sugiere que los volcanes basálticos, situados normalmente en el interior de las placas tectónicas, se alimentan de un magma profundo dentro del manto, almacenado a unos 20 o 30 kilómetros por debajo de la superficie terrestre.

La investigación, en la que ha participado Juan Carlos Carracedo, de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, ofrece una imagen más clara de la dinámica y composición internas profundas de nuestro planeta, con implicaciones para mejorar la planificación de los riesgos volcánicos.

"Solíamos pensar que toda la acción ocurría en la corteza --recuerda en un comunicado el autor principal Esteban Gazel, profesor Charles N. Mellowes de Ingeniería en el Departamento de Ciencias de la Tierra y la Atmósfera, en Cornell Engineering--. Nuestros datos implican que el magma procede directamente del manto, pasando rápidamente a través de la corteza, impulsado por la exsolución (la fase del proceso que separa el gas del líquido) del dióxido de carbono".

"Esto cambia por completo el paradigma de cómo se producen estas erupciones --afirma--. Todos los modelos volcánicos habían estado dominados por el agua como principal impulsor de las erupciones, pero el agua tiene poco que ver con estos volcanes. Es el dióxido de carbono el que trae este magma de las profundidades de la Tierra".

Hace unos cuatro años, Gazel y Charlotte DeVitre, ahora investigadora postdoctoral en la Universidad de California en Berkeley, desarrollaron un densímetro de dióxido de carbono de alta precisión (que mide la densidad en un recipiente diminuto) para espectroscopia Raman (un dispositivo que examina los fotones dispersos a través de un microscopio).

Las muestras naturales --burbujas ricas en dióxido de carbono de tamaño microscópico atrapadas en cristales procedentes de la erupción volcánica-- se miden a continuación mediante Raman y se cuantifican aplicando el densímetro recién desarrollado.

Esencialmente, los científicos están examinando una cápsula del tiempo microscópica para proporcionar una historia del magma. Esta nueva técnica es fundamental para realizar estimaciones precisas en tiempo casi real del almacenamiento de magma, probadas durante la erupción de 2021 en Las Palmas por el grupo de Gazel.

• Le puede interesar: Ingenuity suma dos vuelos más en Marte y totaliza 54

Además, los científicos desarrollaron métodos para evaluar el efecto del calentamiento por láser en las inclusiones ricas en dióxido de carbono (que se encuentran envueltas en los cristales), y para evaluar con precisión los volúmenes de las inclusiones de fundido y de las burbujas.

También desarrollaron un método experimental de recalentamiento para aumentar la precisión y tener en cuenta adecuadamente el dióxido de carbono atrapado como cristales de carbonato dentro de las burbujas.

"El método de desarrollo y el diseño del instrumento fueron todo un reto, sobre todo en plena pandemia", subraya Gazel.

Con estas nuevas herramientas, los científicos analizaron los depósitos volcánicos del volcán Fogo, en Cabo Verde, al oeste de Senegal, en el océano Atlántico. Encontraron una alta concentración de volátiles en las inclusiones de fundido de tamaño micro encerradas dentro de los cristales de silicato de magnesio y hierro.

La mayor cantidad de dióxido de carbono encerrado en los cristales sugería que el magma estaba almacenado a decenas de kilómetros por debajo de la superficie, dentro del manto terrestre.

El grupo también descubrió que este proceso está conectado con la fuente del manto profundo que abastece a estos volcanes. Esto implica que erupciones como las de Fogo comienzan y se alimentan del manto, eludiendo el almacenamiento en la corteza terrestre e impulsadas por el dióxido de carbono profundo, según el artículo.

"Estos magmas tienen viscosidades extremadamente bajas y proceden directamente del manto --explica DeVitre--. Por tanto, en este caso, la viscosidad y el agua no pueden desempeñar el mismo papel que en los sistemas volcánicos menos profundos y/o más silícicos (ricos en sílice)".

"Por el contrario, en el volcán Fogo el magma debe ascender rápidamente por el dióxido de carbono, lo que probablemente desempeña un papel importante en su comportamiento explosivo --prosigue--. Se trata de un paso importante en nuestra comprensión de los controles de la explosividad basáltica".

Comprender el almacenamiento del magma ayuda a preparar mejor a la sociedad para futuras erupciones, indica Gazel, que también es profesor del Centro Atkinson de Sostenibilidad de Cornell.

"Como el almacenamiento profundo de magma no se detectará por la deformación del suelo hasta que el fundido esté cerca de la superficie --señala-- esto tiene repercusiones importantes para nuestra comprensión de los riesgos volcánicos. Necesitamos comprender los factores que impulsan estas erupciones. La única manera de ver estos procesos ahora es observando los terremotos, pero los terremotos no te dicen exactamente lo que está pasando".

Según Gazel, "con mediciones precisas que nos digan dónde empiezan las erupciones, dónde se funden los magmas y dónde se almacenan, y qué desencadena la erupción, podremos elaborar un plan mucho mejor para futuras erupciones".