Cómo se forman y destruyen los domos del volcán Popocatépetl

El volcán Popocatépetl es uno de los más vigilados. Entender cómo se forman, evolucionan o se destruyen sus domos de lava es relevante para los vulcanólogos porque un crecimiento impredecible puede ser peligroso para la población.

Un domo de lava es la parte más superficial de la columna magmática de un volcán; se genera después de que el magma viscoso sale del conducto volcánico, se acumula y tapa el cráter.

Sus tipos están relacionados con la viscosidad del magma: algunos tienen forma de cúpulas altas que crecen de manera vertical, también llamadas espinas ­–como los del volcán Santa Helena en Estados Unidos–, mientras que otros son planos y circulares –como los del Popocatépetl.

La destrucción de un domo de lava puede ser un riesgo para la población, pues se generan caídas de bloques balísticos alrededor del cráter de uno a varios metros, y la fragmentación más fina del magma generará cenizas que serán transportadas por los vientos.

Análisis de imágenes

Gracias al análisis de imágenes de satélites obtenidas del 2012 al 2020, un equipo del Instituto de Geofísica de la UNAM ha monitoreado y estudiado los domos de lava generados del volcán Popocatépetl. Los resultados de esta investigación, encabezada por el doctor Sébastien Valade, se encuentran en el artículo “Lava dome cycles reveal rise and fall of magma column at Popocatépetl volcano”, publicado en la revista Nature communications.

Entre 2011 y 2012 el volcán Popocatépetl tuvo una fase de recarga de todo el sistema magmático. Esta actividad provocó en los años siguientes el crecimiento de varios domos de lava –cada uno sucesivamente destruido– que generó la formación de un cráter interior dentro del cráter principal.

El doctor Sébastien Valade estudió particularmente la formación y destrucción de domos de lava del cráter interno y analizó imágenes de radar satelital de alta resolución del volcán Popocatépetl tomadas cada 11 días durante ocho años.

Este radar (TerraSAR-X) tiene un sensor activo que emite su propia onda electromagnética, que al chocar con el terreno se refleja y regresa hacia el radar, el cual genera una imagen de la superficie analizada.

La onda electromagnética del radar permite obtener imágenes del cráter y de los ciclos de construcción y destrucción de los domos incluso cuando es de noche, hay nubes, o hay presencia de ceniza volcánica que obstruye la vista.

Con esta tecnología se ha obtenido información sobre cuántos domos se han formado y destruido en estos años, qué sucede después de cada evento y de la morfología del cráter, es decir, su profundidad y diámetro.

Las imágenes del volcán también fueron analizadas por el doctor Valade y un grupo de expertos en inteligencia artificial de la Universidad Técnica de Berlín. Con la herramienta conocida como deep learning los científicos desarrollaron un filtro para las imágenes, con el fin de limpiar el “ruido” y obtener una mayor resolución de ellas. Esto les permitió medir de manera más precisa la profundidad del cráter.

Cabe destacar que las imágenes que se utilizaron en el estudio no son públicas ni gratuitas, sino que se obtuvieron como parte de un trabajo de colaboración entre el doctor Valade e investigadores del German Research Centre for Geosciences (GFZ) en Alemania.

Aportes al entendimiento de los domos de lava

Aunque ya otros grupos de vulcanólogos han tratado el tema de los procesos de crecimiento y destrucción de los domos de lava, el trabajo del doctor Valade es pionero en el análisis de imágenes satelitales de radar de alta resolución que han revelado con gran detalle los domos de lava de baja viscosidad, como los del Popocatépetl.

Una de las conclusiones de este trabajo es que el crecimiento y destrucción de un domo refleja la subida y bajada del magma, lo cual, de acuerdo con el doctor Valade, está relacionado con una acumulación o disminución de gas, que permite que esta columna magmática sea más ligera o más pesada.

En entrevista con Ciencia UNAM explica que la fase de construcción del domo está relacionada con la flotabilidad del magma, el cual al ser más rico en gas y más caliente llega a la superficie, generando explosiones continuas que se conoce como actividad estromboliana violenta.

En la fase de destrucción se producen dos mecanismos. El primero se origina cuando el magma pierde su energía térmica, es decir, su calor, empieza a enfriarse y a perder gas, esto genera un proceso de deflación, es decir, como si se desinflara. Asimismo, observaron que la pérdida de gas de la columna magmática en poco tiempo contribuye a aumentar la profundidad del cráter.

El segundo se presenta cuando las grietas que aparecen en la superficie del domo se cierran por el mismo proceso de deflación; entonces, el gas se empieza a acumularse porque no logra salir, esto genera una gran presión y, por ende, para liberarla surge una explosión muy fuerte conocida como vulcaniana.

“Estos ciclos de construcción y destrucción de domos se superponen a una progresiva profundización del cráter a lo largo de una década, acompañada de una disminución del flujo de calor y gas, lo que podría explicarse en parte por el agotamiento del gas dentro del sistema de tuberías de magma”, se asienta en el artículo antes mencionado.

Este estudio es un aporte al entendimiento de los procesos eruptivos del volcán Popocatépetl, ubicado en el centro de la República mexicana, en los límites entre los estados de México, Puebla y Morelos.