Ráfagas invisibles de electricidad de volcanes señalan erupciones

Como uno de los volcanes más activos de Japón, Sakurajima a menudo deslumbra con espectaculares despliegues de relámpagos volcánicos contra un cielo lleno de cenizas. Pero el volcán también puede producir explosiones de actividad eléctrica mucho más pequeñas e invisibles que desconciertan e intrigan a los científicos.

Ahora, un análisis de 97 explosiones en Sakurajima de junio de 2015 está ayudando a mostrar cuándo las erupciones producen rayos visibles frente a cuándo producen las misteriosas e invisibles oleadas de actividad eléctrica, informan los investigadores en el 16 de junio. Cartas de investigación geofísica.

Estas explosiones invisibles, llamadas descargas de respiraderos, ocurren al principio de las erupciones, lo que podría permitir a los científicos descubrir formas de usarlas para advertir sobre explosiones inminentes.

Los investigadores saben que los relámpagos volcánicos pueden formarse por carga de silicato, lo que ocurre tanto cuando las rocas se rompen durante una erupción como cuando las rocas y otros materiales arrojados desde el volcán chocan entre sí en la columna turbulenta (SN: 3/3/15). Diminutas partículas de ceniza se frotan entre sí, ganando y perdiendo electrones, lo que crea cargas positivas y negativas que tienden a agruparse en bolsas de carga similar. Para neutralizar este campo eléctrico inestable, los rayos zigzaguean entre los cúmulos cargados, dice Cassandra Smith, vulcanóloga del Observatorio del Volcán de Alaska en Anchorage.

Los experimentos han demostrado que no se puede obtener un rayo sin una cierta cantidad de ceniza en el sistema, dice Smith. «Entonces, si está viendo un rayo volcánico, puede estar bastante seguro al decir que la erupción tiene cenizas».

Las descargas de ventilación, por otro lado, son ráfagas de actividad eléctrica detectadas relativamente recientemente, que producen una señal continua de alta frecuencia durante segundos, una eternidad en comparación con un rayo. Estas descargas se pueden medir utilizando equipo especializado.

Al centrarse en pequeñas explosiones de Sakurajima, definidas como aquellas con alturas de pluma de 3 kilómetros o menos y con una duración de menos de cinco minutos, Smith y sus colegas examinaron la carga de silicato, la dinámica de la pluma y la relación entre rayos volcánicos y descargas de respiraderos. Como era de esperar, el equipo descubrió que los rayos en Sakurajima ocurrieron en penachos repletos de cenizas. Sin embargo, las descargas de respiraderos ocurrieron solo cuando columnas ricas en cenizas con relámpagos volcánicos se dispararon hacia el cielo a velocidades superiores a unos 55 metros por segundo.

«Una vez que llegue a una cierta intensidad de erupción», dice Smith, «verá estas descargas de ventilación».

El monitoreo de estas descargas podría ser especialmente útil para detectar rápidamente erupciones que contienen mucha ceniza. El seguimiento de las cenizas es vital, dice Smith, «porque eso es lo que es peligroso para la aviación y las comunidades locales» en muchos casos. La actividad eléctrica, dice, señala una columna rica en cenizas sin importar el clima o la hora del día, y las descargas de ventilación proporcionan una medida de la intensidad de una erupción, lo que podría ayudar a los observatorios a modelar dónde podría ir una columna.

El seguimiento de descargas de rayos y respiraderos podría cubrir los huecos que dejan otras formas de monitorear volcanes, dice Chris Schultz, meteorólogo investigador del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. Los sismólogos rastrean los movimientos subterráneos de magma para buscar signos de una erupción inminente, por ejemplo. El infrasonido se utiliza para indicar cuándo se ha producido una explosión, pero la técnica no diferencia entre cenizas y gas en las erupciones. Y los satélites recopilan datos sobre erupciones, aunque en muchos casos eso depende del buen tiempo en el momento adecuado.

Las descargas de rayos y respiraderos, dice Schultz, también pueden eventualmente proporcionar advertencias tempranas, especialmente antes de erupciones más grandes ricas en cenizas.

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