Uno de los principales asesinos durante las explosivas erupciones volcánicas es una combinación de gas sobrecalentado, cenizas y escombros conocidos como corrientes de densidad piroclástica.

Estos turbulentos paroxismos, responsables de alrededor del 50 por ciento de todas las muertes por erupciones volcánicas en todo el mundo, se precipitan cuesta abajo a temperaturas tan altas como 1.000 grados Celsius y a velocidades que pueden alcanzar cientos de kilómetros por hora, destruyendo todo a su paso.

En función de nuestra comprensión actual de la física, muchas corrientes de densidad piroclásticas viajan más lejos y rápido de lo que deberían, lo que desafía la comprensión de los científicos de cómo operan.

Analizando la evolución de la corriente

Ahora, un equipo de investigadores puede haber descubierto por qué: un nuevo estudio encontró que el flujo piroclástico puede moverse tan rápido y tan lejos porque se desliza sobre un colchón de aire.

Para el estudio, los investigadores crearon un modelo de flujo piroclástico sorprendentemente realista.

Estas mezclas concentradas de ceniza y gas aprovechan este colchón de aire para desplazarse, ya que no solo reduce la fricción durante su pendiente, sino también sobre superficies horizontales y, si tienen suficiente impulso, incluso cuesta arriba.

Analizar los flujos piroclásticos en la vida real no solo es difícil, sino también tremendamente peligroso. Así que el equipo de investigadores decidió hacer una réplica en laboratorio.

Para tal fin, el equipo llevó a cabo un experimento en el que liberaron hasta seis toneladas de material piroclástico calentado a 400 grados centígrados en una unidad improvisada dentro de una caldera en desuso.

El flujo del material fue grabado con videos de alta velocidad, lo que permitió analizar exactamente lo que sucedía a medida que avanzaba el material por la rampa de 12 metros de largo.

Las grabaciones de alta velocidad utilizadas en el experimento permitieron estudiar la evolución de la corriente piroclástica con gran detalle, incluido el desarrollo de la capa lubricante de aire.

Colchón de aire

Dentro de un flujo piroclástico hay aire, y ese aire tiene presión, que es una forma de energía almacenada. A medida que el aire en la base del flujo se encuentra con el suelo, su energía cinética aumenta, pero esto lo roba de su reserva de energía almacenada.

Los flujos piroclásticos son responsables de alrededor del 50 por ciento de todas las muertes por erupciones volcánicas en todo el mundo.

Como resultado, el aire en la base del flujo experimenta una disminución de la presión. Esto crea una zona de baja presión en la base y una zona de alta presión sobre ella.

Este gradiente de presión hace que el aire migre desde el interior del flujo piroclástico a la base, creando un cojín lubricante que separa el flujo del suelo.

A modo de ejemplo, y aclarando que se trata de procesos diferentes, este cojín provoca el mismo efecto que se observa en una mesa de hockey de aire, la cual reduce la fricción de los discos cuando se deslizan sobre la superficie aireada.

Estos hallazgos, expresa el equipo, podrían ayudar a las autoridades a comprender mejor los peligros que representan los volcanes y cómo planificarlos.

Los investigadores también creen que los resultados podrían tener implicaciones para otros eventos, incluyendo avalanchas y deslizamientos de tierra.

Referencia: Generation of air lubrication within pyroclastic density currents. Nature Geoscience, 2019. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0338-2