El champán contra la gomina: química para entender las erupciones volcánicas

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Fotografía: gringalicious.com
El volcán Calbuco, en Chile, fotografiado poco después de entrar en erupción el 22 de marzo de 2015. Fotografía: gringalicious.com

Era una nube extraña, por su aspecto como por su tamaño. […] Al pino, más que a ningún otro árbol, se asemejaba. Pues alzándose a gran altura como un tronco larguísimo se abría después a los lados, como en ramas. Imagino que esto se debía a que había sido lanzada hacia arriba por un viento poderoso, y al debilitarse este se disipaba a un costado y a otro, vencida por su propio peso. 

Plinio el Joven, Cartas, VI 16 y VI 20.

No era el mejor de los días para tomar el sol en las faldas del Vesubio. Gayo Plinio Cecilio Segundo, que luego sería político y escritor, lo vio desde una distancia privilegiada. Tan privilegiada que aunque hubo de huir a los bosques —se hizo la noche durante el día y tuvo que levantarse a tientas varias veces para no ser enterrado por la ceniza—, pudo vivir para escribirlo. Hoy no le llamamos por ninguno de los nombres que usaban sus contemporáneos; la historia ha preferido para él un escueto sobrenombre, Plinio el Joven. Corría el quinto mes de Tito en el principado, o sea, el año 79 de nuestra era. Han pasado casi dos mil años, pero a las erupciones que son altamente explosivas y cursan con altísimas columnas de ceniza y roca incandescente las seguimos llamando hoy plinianas.

Plinio, que tenía entonces diecisiete años, era un tipo listo. Entendió muy bien lo que estaba pasando y lo contó con detalle y sin fabulaciones. Le faltó apenas decir qué era ese «viento» capaz de levantar un «tronco larguísimo» por encima de la cumbre de una montaña. Hoy sabemos que muchos de esos detalles están escondidos en la composición de las rocas, y que estudiando lo que los volcanes han regurgitado en el pasado podemos aprender mucho sobre cómo van a comportarse en el futuro. Para entenderlo démonos una vuelta por las profundidades de la tierra.

Aquí abajo, a cien kilómetros de profundidad, la temperatura ronda los mil grados y la presión es diez mil veces mayor que en la superficie. No hay espacio para un alfiler y las rocas, sometidas a fuerzas lentas pero titánicas, se mueven y poco a poco se deforman con una consistencia parecida a la de la mantequilla. En estas condiciones suceden cosas que no podrían suceder arriba; por ejemplo, el agua puede disolverse en el interior de la roca. No solo el agua: muchas sustancias ligeras, como el dióxido de carbono y el cloruro de hidrógeno están, a esta profundidad, disueltas en la piedra caliente como un azucarillo en una taza de té.

Las razones por las que esta roca puede acabar subiendo hasta nuestros dominios son variadas: quizá llegue material caliente desde abajo y se abra paso hasta la superficie, tal vez el hundimiento de un pedazo de la corteza provoque un cambio en la composición y la nueva mezcla «flote» sobre la antigua. A lo mejor, simplemente, arriba se ha abierto un hueco y la olla a presión del manto empieza a rebosar por ese agujero. Sea como sea, el material de aquí abajo termina saliendo; con calma, aquí y allá. Pero en su ascenso le van a suceder cosas que determinarán con cuánto estrépito hará su entrada triunfal.

Primero, al subir y disminuir la presión sobre la roca los gases que tiene disueltos dejarán de querer disolverse. Es lo mismo que le ocurre al champán: cuando la botella está cerrada no vemos el gas por ninguna parte, pero en cuanto la abrimos todo se llena de burbujas. De la misma manera, el magma en ascenso va llenándose de burbujas de diversos gases. Y a las presiones altas del subsuelo las burbujas son pequeñas, pero cuanto más arriba viaje más grandes se hacen, presionando el terreno circundante.

Está bien la metáfora esta del champán pero ¿se parecen de verdad los magmas al champán? Hay algunos que sí: los que son muy líquidos dejan que las burbujas se muevan a su antojo y los gases van subiendo y escapando de forma gradual, exactamente como pasa en el champán. Cuando estos magmas llegan a la superficie son esencialmente líquidos muy calientes que salen por un agujero; pueden formar largos torrentes de lava, incluso moverse bastante rápido, pero solo son peligrosos si te encuentras con ellos. Ahora comparemos con la opción B: que el magma no sea líquido y fluido, sino viscoso, pegajoso, como un chicle. Entonces ya no se va a parecer al champán, sino más bien a una especie de gomina, que no deja que las burbujas se muevan. Estos magmas hacen todo el trayecto hasta la superficie con su interior perlado de burbujitas, y terminan convertidos en bombas de relojería: en el mejor de los casos alcanzarán la superficie y entonces las burbujas estallarán, lanzando al aire pedazos de piedra incandescente.

Si el caso es no tan bueno… puede suceder que se encuentren con la salida de su chimenea bloqueada. Los magmas viscosos son muy dados a taponar las salidas, porque incluso cuando afloran les cuesta moverse, chiclosos como son, y no se separan mucho del agujero. A menudo estas lavas bloquean la chimenea tras cada erupción, y entonces el drama está servido: el magma fresco, con toda su carga explosiva, empujará desde abajo, y si no logra abrirse paso irá acumulando cada vez más burbujas en la chimenea. Será solo una cuestión de tiempo, de cuánta presión sea necesaria y de cuál sea la zona más débil: cuando logre romper el tapón toda la presión de los gases se liberará de golpe y con ella se llevará roca, magma y todo lo que pille. Como en un gigantesco cañón de artillería el impulso se proyectará en la dirección que ofrezca menos resistencia, que normalmente será la chimenea, o sea, hacia arriba. Ya tendremos lista para revista la erupción pliniana.

Resulta curioso: Plinio usó la palabra spiritu, o sea, «viento» o «soplo» para referirse a la fuerza que impulsaba la erupción. Casi acierta: es verdad que la fuerza impulsora es un gas, pero un gas encerrado y no un viento libre. Será de ley decir que nosotros casi también acertamos. Hoy solo hemos contado uno de los factores que contribuyen a la violencia de una erupción, y según parece la que Plinio observó en el año 79 contó con un combustible adicional: el agua de mar, que se filtró al interior de la caldera y, tras evaporarse, añadió una presión que el magma, por sí solo, quizá no habría aportado. Con todo, es hermoso darse cuenta de que podemos encontrar ecos de las erupciones pasadas en la química de las rocas: la composición es lo que va a determinar si el magma es fluido o viscoso, y aunque la erupción sucediera hace miles de años aquel magma sigue aquí, en las piedras que dejó al enfriarse. Apunten el nombre de un sospechoso habitual: el óxido de silicio, una sustancia cuyas moléculas tienden a enlazarse formando largas cadenas, como un plástico, y que normalmente da lugar a lavas viscosas. La presencia de este individuo en las rocas producidas por un volcán nos dice cosas sobre el magma que lo alimenta, y eso nos ayuda a distinguir si la montaña resultará ser una copa de champán o un gran tubo de gomina.

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7 comentarios

  1. Pingback: El champán contra la gomina: química para entender las erupciones volcánicas

  2. Vicente

    ¿»moléculas de óxido de silicio»?

  3. Dióxido de silicio estamos hablando no? Hombre es posible que tantísima temperatura este en forma molecular… Pero desde luego forma estructuras cristalinas

    • Alberto

      Sí, tenéis razón, he sido algo sloppy con la notación: se trata del dióxido de silicio, efectivamente; estaba pensando en óxido de silicio (IV) y me dije «No marees con la valencia». Wrong decision, ¬¬º

      Y en cuanto a si está en forma molecular o no, creo que tenéis razón: no lo está. Pero pensad que me estoy refiriendo a magmas a alta temperatura a la altura de la corteza, y por tanto fluidos, no sólidos; si estuviéramos hablando a nivel del manto sí que estaría en forma cristalina o vítrea. En estado fluido el dióxido de silicio es esencialmente un vidrio fundido, forma agregados moleculares amorfos, y a eso me refería con lo de «largas cadenas, como un plástico». No quería explicar todos estos detalles, que darían para un artículo por sí solos, y se me ocurrió este «atajo», que es cierto que tiene bastantes defectos, :-/

  4. Muchas gracias por contestar! , releyendome creo que mi mensaje suena un poco borde, porque desde luego no esperaba que el autor se pasara a contestar, el artículo me ha parecido muy interesante!
    Me ha encantado la mezcla de ciencia con historia, buena divulgación!

  5. Pingback: Ciencia y sociedad: Una mirada desde los cinco continentes | Kemixon Reporter 2.0

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