El magma comprende el conjunto de masas de rocas fundidas del interior de la Tierra y otros planetas, que por lo general está conformado por una mezcla de sólidos y líquidos con compuestos volátiles, como el agua.

Estos compuestos volátiles son los responsables de las explosiones volcánicas tan impresionantes de las que hemos escuchado en varias oportunidades. Sin embargo, no se sabe mucho sobre el contenido volátil del magma. Hasta ahora solo se ha establecido un límite inferior basado en estimaciones realizadas a partir del producto final, el magma solidificado.

Ante ello, investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis se propusieron establecer un límite superior de compuestos volátiles, es decir, ¿cuál es la cantidad máxima de estos antes de la erupción?

¿Cuánta agua hay en el magma antes de la erupción? El límite inferior

Para determinar cuánto contenido de volátiles hay en el magma antes de que ocurra una explosión volcánica, los científicos suelen utilizar las inclusiones del magma fundido: pequeños trozos de magma atrapados en cristales erupcionados en lava.

Por medio de estas, pueden obtener una referencia de la cantidad de hidrógeno presente, lo que posteriormente puede indicarles cuánta agua estaba disuelta en el magma antes de la erupción. Es así como obtiene un límite inferior para el contenido de volátiles, considerado como preciso dentro de la comunidad científica, representando el agua que se perdió durante la explosión.

Cuando hay mucha agua, no se forman inclusiones vítreas

Making magma
Los investigadores reprodujeron las condiciones de temperatura y presión a 40 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra. Foto: Sean Garcia.

Michael J. Krawczynski, profesor asistente de ciencias de la tierra y planetarios en la Universidad de Washington en St. Louis y autor principal de la investigación, comenta:

“Lo que la gente nunca ha visto antes y lo que estamos tratando de medir ahora es, ¿qué tan grande es este cubo? Puedes imaginarte si llovió mucho, y tu pluviómetro estaba lleno, entonces realmente no sabes cuánto llovió. ¡Podría haber llovido más! Simplemente no podemos decir”.

Y pasa igual con las inclusiones del magma. Estas no contiene toda el agua que había antes de la erupción, puesto que mucha de esta se pierde en el proceso. Resulta sumamente difícil saber el límite superior del contenido de agua en el magma, pero no imposible al parecer.

Krawczynski hizo equipo con Maxim Gavrilenko, un ex becario postdoctoral en su laboratorio, para crear inclusiones artificiales de magma para averiguar el contenido de agua. ¿Alguna vez hiciste un volcán como proyecto en la escuela? Algo similar hicieron estos científicos.

Reprodujeron las condiciones de temperatura y presión que existen a 40 kilómetros  debajo de la superficie de la Tierra. Luego fundieron y enfriaron rápidamente la muestra, y verificaron si se había formado un vidrio en el proceso. Entonces continuaron agregando agua a la muestra hasta que esta ya no se pudo enfriar para formar un vidrio.

Gavrilenko indica que cuando hay mucha agua, no se forman las inclusiones vítreas empleadas típicamente por los científicos para estimar el contenido de volátiles, lo cual representa una dificultad para ellos.

“Descubrimos que si tienes mucha agua, eventualmente no tienes un vaso. Estas inclusiones fundidas desvitrificadas (no vítreas) existen en la naturaleza, pero preferentemente no se estudian para los compuestos volátiles, lo que ha llevado a un sesgo de la muestra en este campo de investigación”.

Entonces entra en juego la subducción, un proceso que consiste en el hundimiento de una zona oceánica bajo otra placa. El agua que se deposita en las zonas de subducción es mayor que en otras configuraciones tectónicas. Estudios recientes han revelado que hasta cuatro veces más agua podría subducir en el manto de la Tierra de lo que los científicos pensaban. De modo que:

“Si más está bajando (al manto), más necesita estar regresando a la corteza de la Tierra. Eso es lo que estamos viendo aquí. Hemos entendido que es un ciclo que debe ser equilibrado, pero no hemos tenido un buen conocimiento de los tamaños de los diferentes reservorios”.

Partiendo de ello, el método aplicado tradicionalmente no servirá para conocer las cantidades de agua en el magma.

Referencias:

The quench control of water estimates in convergent margin magmas. http://www.minsocam.org/msa/ammin/toc/2019/Abstracts/AM104P0936.pdf

Water drives explosive eruptions; here’s why magmas are wetter than we thought. https://source.wustl.edu/2019/07/water-drives-explosive-eruptions-heres-why-magmas-are-wetter-than-we-thought/

Más en TekCrispy