El sondeo del Volcán islandés Kafla, podrá dar respuesta a algunas de las preguntas de los volcanólogos

El sondeo del magma directamente podría responder preguntas sobre la composición y el flujo, y orientar los sistemas de alerta temprana.

Por Paul Voosen / Sept 15, 2021

Traducido por L. Domenech

VOLCÁN KRAFLA, EN ISLANDIA — Después de años de esfuerzo, los vulcanólogos están listos para abrir una puerta al infierno. Desde el borde del cráter Víti ("infierno" en islandés), un cráter más pequeño dentro de la caldera de 10 kilómetros de Krafla, Ottó Elíasson mira hacia abajo a un tranquilo campo de hierba perturbado solo por una estación meteorológica delgada. Eso cambiará pronto, dice Elíasson, jefe científico de Eimur, un centro de investigación geotérmica. "Dentro de diez años, este podría ser el centro de la vulcanología".

La atracción principal se encuentra a 2 kilómetros por debajo de este lugar en esta isla volcánicamente hiperactiva, que se está dividiendo en dos por la expansión de la Cordillera del Atlántico Medio. En 2009, los perforadores que intentaban extraer agua caliente para obtener energía geotérmica perforaron accidentalmente una cámara de magma oculta. Después de un chorro de vapor y fragmentos de vidrio del magma apagado, el pozo creó el pozo geotérmico más caliente jamás medido, hasta que el revestimiento falló.

Ahora, los investigadores están regresando para penetrar la roca fundida a propósito, utilizando equipos más resistentes, para crear el único observatorio de magma a largo plazo del mundo. “Hemos estado en Marte. Hemos estado en Venus ”, dice Paolo Papale, director de investigación del Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología de Italia. "Pero nunca hemos observado magma debajo de la superficie de la Tierra". Los resultados podrían ayudar a explicar cómo se mueve el magma a través de la corteza, al tiempo que mejoran los pronósticos de erupciones. También podrían arrojar luz sobre cómo se formaron y crecieron los continentes.

En mayo, Krafla Magma Testbed (KMT) recibió financiamiento del Programa Internacional Continental de Perforación Científica, que dijo que el proyecto era una de sus principales prioridades para la década. Con ese apoyo, junto con varios millones de dólares en fondos de Islandia y otras agencias científicas europeas, el proyecto entró este mes en su fase de preparación. Probará las tecnologías necesarias para mantener el pozo abierto a pesar de la corrosión que viene con el agua sobrecalentada, tomará sondeos geofísicos de la cámara de magma y modelará cómo se comportará la cámara una vez penetrada. El primer pozo, con un costo de hasta $ 25 millones, podría comenzar en 2023.

Incapaces de estudiar el magma directamente, los vulcanólogos confían en las mediciones de superficie de los sismómetros, sensores GPS y satélites de radar para adivinar sus movimientos. Pueden examinar cámaras de magma solidificadas exhumadas por los trastornos de la Tierra, pero esos restos están incompletos, agotados selectivamente por los antiguos flujos de lava. Pueden estudiar la lava en la superficie, pero para entonces las muestras han perdido la mayoría de los gases atrapados que provocan erupciones e influyen en la temperatura, presión y composición originales del magma. Los cristales, las inclusiones y las burbujas de la lava endurecida contienen pistas sobre su estado original. Pero una muestra de la cámara Krafla dirá a los investigadores si esas estimaciones "son ficticias o confiables", dice John Eichelberger, vulcanólogo de la Universidad Metodista del Sur y líder del KMT.

Isla de fuego y hielo

Islandia, dividida por placas tectónicas, alberga muchos volcanes activos. En Krafla, el magma está cerca de la superficie.

Los socios de perforación de KMT están probando acoplamientos flexibles que pueden permitir que el revestimiento de acero del pozo se expanda y contraiga con calor extremo. Y otros están desarrollando dispositivos electrónicos innovadores para resistir el calor y la presión, que algún día podrían usarse en Venus.

Las tecnologías también podrían beneficiar a muchas empresas de energía geotérmica de Islandia, que se han alejado de la roca más caliente. Acercarse al magma podría aumentar drásticamente el potencial de energía de los pozos individuales, como se vio claramente con el pozo accidental de 2009, que por sí solo podría haber impulsado una ciudad pequeña. "La industria geotérmica realmente está buscando comprender la fuente real de su energía", dice Hjalti Páll Ingólfsson, director gerente del Clúster de Investigación Geotérmica de Islandia.

Las grandes cantidades de agua inyectadas para enfriar y lubricar el taladro probablemente perturbarán un poco el sistema volcánico, y los geofísicos estarán observando de cerca. (Hay poca preocupación de desencadenar una erupción, dado el comportamiento leve del pozo de 2009, pero la ubicación remota y deshabitada del sitio es otro punto de venta). Los cambios en la velocidad de las ondas sísmicas después de la perforación podrían revelar la extensión del magma, dice Papale. Observar estos cambios sutiles también podría ayudar a predecir futuras erupciones de riolita. Aunque los científicos se han vuelto bastante buenos para detectar las señales de advertencia de un volcán, abundan las falsas alarmas.

Y si KMT permanece en su lugar, los científicos eventualmente podrán observar una erupción en acción, desde la perspectiva de la fuente subterránea de magma. “Eso será oro”, dice Yan Lavallee, vulcanólogo de la Universidad de Liverpool. "Está destinado a suceder".

CRÉDITOS: (GRÁFICO) N. DESAI / SCIENCE; (DATOS) P. BIRD, GEOQUÍMICA, GEOFÍSICA, GEOSISTEMAS, 4 (3), 2003, DOI: 10.1029 / 2001GC000252

Obtener una muestra también revelará la verdadera naturaleza de la cámara de magma. La mayoría de los científicos rechazan la visión caricaturesca de las cámaras de magma como lagos subterráneos infernales. “Pensamos en estos sistemas como una papilla” —pequeñas cantidades de líquido entre granos cristalizados— “en lugar de un globo líquido”, dice Marie Edmonds, petróloga de la Universidad de Cambridge.

Pero Krafla, que entró en erupción por última vez en 1984, puede ser una excepción. Los fragmentos vidriosos de la campaña de perforación de 2009 insinuaban que el magma no solo era líquido, sino que también circulaba e interactuaba con el material fundido más abajo. "Eso es lo más impactante de lo poco que hemos obtenido hasta ahora", dice Eichelberger. Pero se sabe poco sobre el tamaño de la cámara de magma o cuánto tiempo ha persistido, preguntas que KMT puede ayudar a responder. "Es ver a través de un cristal oscuro, por así decirlo", dice Eichelberger.

KMT también ayudará a responder preguntas básicas sobre la materia prima de la corteza continental. Los fondos marinos del mundo, y gran parte de Islandia, toman forma a partir del magma basáltico, casi el mismo material que existe en el manto. Pero las rocas de granito de los continentes se forman a partir de un magma "riolítico" rico en sílice más pegajoso que se cree que se encuentra debajo del sitio KMT. Nadie está seguro de cómo se origina el magma que forma el continente; una idea es que el agua de mar altera el magma basáltico, se vuelve a fundir y, finalmente, entra en erupción de los volcanes en forma de riolita. Las muestras de riolita de Islandia dominada por el basalto podrían proporcionar una ventana sobre cómo funciona este proceso en todo el mundo, dice Eichelberger.

KMT tiene la intención de recolectar múltiples muestras a lo largo del tiempo e incrustar sensores en y cerca del magma para medir el calor, la presión e incluso la química a pesar de temperaturas de más de 1000 ° C. “Los desafíos técnicos son formidables”, dice Wendy Bohrson, vulcanóloga de la Escuela de Minas de Colorado.

El artículo original se puede leer en inglés en SCIENCE