updated 1:27 PM CET, Dec 5, 2016

La detección de helio puede anticipar el inicio de una erupción volcánica

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erupción submarina en la costa de El Hierro

Se observaron aumentos significativos en las emisiones de helio antes de la erupción submarina frente a la costa de El Hierro

A medida que la isla volcánica de El Hierro, la más pequeña de las Islas Canarias, en España, temblaba y se movía a lo largo de siete meses en 2011 y 2012, los gases se infiltraron en silencio a través del suelo y las aguas subterráneas de la isla.

Al final, apareció un espectacular penacho frente a la costa sur de la isla, una señal de que el volcán de El Hierro, un volcán submarino cerca de la costa, había entrado por fin en erupción.

Durante ese tiempo, los investigadores habían estado ocupados recoger y analizar el contenido de gas de helio de más de 8.000 muestras de suelo y agua. Ahora, esos datos pueden ser utilizados para controlar al volcán de El Hierro y predecir su próxima erupción, dicen los investigadores, y probablemente también otras erupciones volcánicas en todo el mundo.

"Creemos que el helio puede anticipar la detección de movimiento magmático incluso antes de que esos movimientos puedan ser detectados por la actividad sísmica", dijo Eleazar Padrón, geoquímico del Instituto Tecnológico y de Energías Renovables de España, que dirigió el trabajo.

Un gas casi ideal

Los investigadores han estado utilizando las emisiones de gases para pronosticar erupciones volcánicas durante al menos 30 años, pero por lo general se centran en el dióxido de carbono, el segundo gas más abundante (después del vapor de agua) en las erupciones volcánicas. El helio, un gas noble, es un mejor candidato para el seguimiento y previsión de erupciones, explicó Padrón, porque no reacciona con las rocas o las aguas subterráneas y los microorganismos no consumen ni producen helio.

"Debido a estas propiedades, el helio ha sido considerado por los geoquímicos como indicador geoquímico casi ideal".

medición de gases en la isla de El HierroPadrón y su equipo encontraron que la medición del flujo de helio en el suelo y el agua de la isla de El Hierro les dio pistas sobre cuando se movía el magma debajo de la isla y lo cerca que estaba de la superficie - ambos factores importantes en previsión de una erupción volcánica.

El equipo también midió dos isótopos de helio - átomos de un mismo elemento con diferente número de neutrones. El helio-3, por ejemplo, tiene un neutrón, mientras que el helio-4 tiene dos. El helio-4 se produce cuando hay desintegración radiactiva del elemento en la corteza terrestre (la capa más externa), pero el helio-3, que representa la mayor parte del helio de la Tierra, se encuentra principalmente en el manto (la capa caliente entre la corteza y el núcleo).

Midiendo las proporciones de helio-3 y helio-4 en una muestra de gas, los investigadores pudieron determinar la cantidad de helio que había llegado directamente desde el manto, y la cantidad que vino de emisiones de las fracturas en la corteza por debajo de la isla de El Hierro. Fracturas en la corteza son otro indicio de que podría ser inminente una erupción volcánica.

El análisis del equipo muestran que, cuando el volcán comenzó a moverse, se fracturó la corteza y el helio, en su mayoría del manto, fluyó a la superficie. Cuando comenzó la erupción real el flujo de gas en la superficie aumentó de manera espectacular, y se redujo la presión del gas debajo de la isla. Luego, cuando volvió a subir la actividad sísmica en El Hierro, la corteza se fracturó y se deformó mucho, y el helio-4 se convirtió en un componente mayor del helio total liberado en la isla.

Un punto de partida

El sistema que usó el equipo de Padrón para realizar un seguimiento del helio en El Hierro puede ser un buen ejemplo para los investigadores que buscan monitorear otros volcanes activos.

"Este es un punto de partida para el desarrollo de estaciones de monitoreo continuo de flujo de helio difuso para fortalecer el programa de vigilancia volcánica en muchos volcanes en todo el mundo", dijo Padrón.

Una razón de que este método resultó importante para la actividad de previsión en el volcán de El Hierro fue que el magma subió a la superficie asísmicamente - básicamente en silencio, sin terremotos significativos para anunciar su llegada. La erupción podría haber tomado por sorpresa a los residentes si los científicos no hubieran detectado el aumento de las emisiones de gases de la isla.

Desarrollar la tecnología será el mayor desafío en la creación de sistemas de seguimiento de helio, dijo Padrón. Hasta la fecha, no hay ningún instrumento que pueda cuantificar continuamente el tipo de flujo de helio difuso visto en El Hierro.

Los hallazgos del equipo se detallan en la edición de mayo de la revista Geology: Diffusive helium emissions as a precursory sign of volcanic unrest