La composición química de los gases emitidos por los volcanes, que se utilizan para monitorear los cambios en la actividad volcánica, puede cambiar según el tamaño de las burbujas de gas que suben a la superficie y se relacionan con la forma en que erupcionan. Los resultados,publicado en la revista Geociencia de la naturaleza , podría usarse para mejorar el pronóstico de las amenazas planteadas por ciertos volcanes.
Un equipo de científicos, incluido un vulcanólogo y matemático de la Universidad de Cambridge, descubrió el fenómeno a través de observaciones detalladas de las emisiones de gases del volcán Kīlauea en Hawai.
En muchos volcanes de todo el mundo, las emisiones de gases se controlan de forma rutinaria para ayudar a pronosticar las erupciones. Los cambios en la producción o las proporciones de diferentes gases, como el dióxido de carbono y el dióxido de azufre, pueden anunciar cambios en la actividad de un volcán.Los vulcanólogos han considerado que estos cambios químicos reflejan el aumento y la caída del magma en la corteza terrestre, pero la nueva investigación revela que la composición de los gases volcánicos depende también del tamaño de las burbujas de gas que se elevan a la superficie.
Hasta que la última erupción espectacular abrió fisuras en el flanco del volcán, Kilauea sostuvo un vasto lago de lava en su cráter de cumbre. El comportamiento de este lago de lava alternaba entre fases de ardiente 'salpicadura' impulsada por grandes burbujas de gas que estallaban a través delmagma, y una liberación de gas más suave, acompañada de un movimiento lento y constante de la lava.
En el pasado, se tomaron muestras de gases volcánicos directamente de respiraderos y aberturas humeantes llamadas fumarolas. Pero esto no es posible para las emisiones de un lago de lava, de 200 metros de ancho, y en el fondo de un cráter empinado.El equipo utilizó un espectrómetro infrarrojo, que los coautores del estudio, Jeff Sutton y Tamar Elias, del Observatorio de Volcanes de Hawái US Geological Survey emplean para el monitoreo rutinario de volcanes.
El dispositivo estaba ubicado en el borde del cráter, apuntaba al lago de lava y registraba las composiciones de gases en la atmósfera cada pocos segundos. Las emisiones de gases que contienen carbono y azufre se midieron durante las fases vigorosas y suaves deactividad.
Cada medición individual se usó para calcular la temperatura del gas volcánico. Lo que sorprendió de inmediato a los científicos fue que la temperatura del gas oscilaba entre 1150 grados Celsius, la temperatura de la lava, hasta alrededor de 900 grados Celsius ".temperatura, la lava se congelaría ", dijo el autor principal, el Dr. Clive Oppenheimer, del Departamento de Geografía de Cambridge." Al principio, no podíamos entender cómo los gases podían emerger mucho más fríos que la lava fundida que salpica el lago ".
La clave de este acertijo surgió de la variación en las temperaturas calculadas del gas: eran altas cuando el lago de lava era plácido y bajas cuando burbujeaba furiosamente. "Nos dimos cuenta de que podría ser debido al tamaño de las burbujas de gas,"dijo el coautor, el profesor Andy Woods, director del Instituto BP de Cambridge." Las burbujas más grandes se elevan más rápido a través del magma y se expanden rápidamente a medida que se reduce la presión, al igual que las burbujas que se elevan en un vaso de bebida gaseosa; el gas se enfría debido a la expansión"Se forman burbujas más grandes cuando las burbujas más pequeñas chocan entre sí y se fusionan.
Woods y Oppenheimer desarrollaron un modelo matemático para explicar el proceso, que mostró un muy buen ajuste con las observaciones.
Pero hubo otro hallazgo sorprendente de las observaciones de gas de Hawai. Además de ser más frías, las emisiones de las grandes burbujas de gas se oxidaron más de lo esperado: tenían mayores proporciones de dióxido de carbono a monóxido de carbono.
En general, se cree que el equilibrio químico de los gases volcánicos, como el dióxido de carbono y el monóxido de carbono o el dióxido de azufre y el sulfuro de hidrógeno está controlado por la química del magma líquido circundante, pero lo que muestran los nuevos hallazgos es que cuando las burbujas se vuelven lo suficientemente grandes, la mayor parte del gas en el interior sigue su propio camino químico a medida que el gas se enfría.
La relación de dióxido de carbono a monóxido de carbono cuando el lago de lava estaba en su estado más energético fue seis veces mayor que durante la fase más estable. Los científicos sugieren que este efecto debe tenerse en cuenta cuando se utilizan mediciones de gases para pronosticarcambios en la actividad volcánica.
"Las mediciones de gas son críticas para nuestro monitoreo y evaluación de peligros; refinar nuestra comprensión de cómo se comporta el magma debajo del volcán nos permite interpretar mejor nuestras observaciones", dijo el coautor Tamar Elias del Observatorio de Volcanes de Hawai.
Y hay otra implicación de este descubrimiento, no para las erupciones de hoy sino para la evolución de la atmósfera de la Tierra hace miles de millones de años. "Las emisiones volcánicas en el pasado profundo de la Tierra pueden haber hecho que la atmósfera se oxidara más de lo que pensábamos", dijo co-autor Bruno Scaillet. "Una atmósfera más rica en oxígeno habría facilitado la aparición y la viabilidad de la vida en la tierra, al generar una capa de ozono, que protege contra los dañinos rayos ultravioleta del sol".
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Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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