Lago de magma en la Antártida: averiguan cómo la lava se acumula en la superficie helada

La Antártida es una tierra de contrastes. Mientras que el hielo y la nieve dominan la mayor parte del paisaje, el continente alberga uno de los pocos volcanes con un lago de lava permanente en su interior del mundo: el monte Erebus. Un grupo de investigadores de Estados Unidos y Nueva Zelanda acaba de averiguar cómo se forma el misterioso lago de magma sobre la superficie helada.

Un estudio conjunto de la Universidad de Utah y la Universidad de Canterbury, Nueva Zelanda, muestra cómo el CO2 en las profundidades subterráneas ayuda al magma a evitar quedar atrapado en las profundidades de la Tierra y le permite alcanzar la superficie y acumularse en ella. La investigación se publica en Nature Communications.

"El monte Erebus es un ejemplo de un volcán de grieta dominado por CO2, un complemento de los volcanes de arco más conocidos de la cuenca del Pacífico y otros lugares, dominados por H2O", dice en un comunicado el co-investigador de Nueva Zelanda Graham Hill, que lideró el estudio.

“Comprender los volcanes tanto de H2O como de CO2 es importante para calcular el balance de estos gases volátiles en las profundidades de la tierra que involucran la inyección de material en el manto terrestre y su regreso a la superficie para comenzar de nuevo”, añade Phil Wannamaker, autor del estudio y geofísico de la Universidad de Utah.

El Monte Erebus es el único volcán activo de la Antártida. Este y su volcán compañero inactivo, el Monte Terror, recibieron su nombre de los barcos exploradores de Sir James Ross, quien los descubrió junto con las Montañas Transantárticas en 1841. El Monte Erebus fue ascendido por primera vez por Sir Ernest Shackleton y su grupo en 1908.

Erebus ejemplifica una familia de volcanes con una composición química alcalina, con lavas relativamente ricas en sodio, potasio y otros elementos, incluidos elementos de tierras raras, mientras que son relativamente pobres en sílice.

Los volcanes alcalinos son muy diferentes de los volcanes como los de la Cordillera de las Cascadas que se extienden desde el norte de California a través de la Columbia Británica hasta Alaska. Las Cascadas se encuentran en un lugar donde las placas tectónicas de la Tierra se empujan entre sí, con la corteza del océano forzada debajo de la corteza del continente. A medida que esa corteza oceánica se hunde en la Tierra y se derrite parcialmente, el agua de las rocas se convierte en parte del derretimiento y es el "volátil" dominante, o molécula que se disuelve fácilmente o sale burbujeante de una solución como la efervescencia de una bebida carbonatada.

Ese magma en evolución sube hacia la corteza y a través de ella, pero por lo general no llega a la superficie porque, a medida que la presión de la corteza suprayacente disminuye con el ascenso, el agua sale disparada, a veces de forma explosiva, como en el caso del Monte Santa Helena en 1980 o Monte Lassen en 1912. El magma restante se detiene y se congela en el lugar, generalmente a una profundidad de alrededor de cinco kilómetros.

Pero el volcán Erebus en la isla Ross, en la Antártida, se encuentra en una zona de ruptura continental. La ruptura continental ocurre cuando la corteza y el manto de la Tierra se separan. El oeste de Utah es un ejemplo de una zona de ruptura. Se encuentra en el límite oriental de la provincia geológica de la Gran Cuenca que se está dividiendo activamente y se está estirando lentamente de este a oeste. Erebus se encuentra a lo largo del margen del Sistema de Grietas de la Antártida Occidental, se originó hace decenas de millones de años y continúa en la actualidad.

Los magmas en la zona de ruptura también tienen volátiles del reciclaje de la corteza oceánica y los sedimentos, pero estos son mucho más antiguos y se liberan a la superficie a través del proceso de ruptura. En lugar de agua, los volátiles de estos magmas están dominados por el CO2.

Erebus también tiene un lago de lava persistente, una característica clásica de un volcán de rift evolucionado y rico en CO2. Pero los lagos de lava, también ejemplificados por el volcán Nyiragongo en el este de África y otros, no se encuentran en volcanes de arco como las Cascadas y muestran que debe haber algo en los volcanes de grietas que permite que el magma llegue a la superficie de manera relativamente pacífica.

No es práctico recolectar muestras de rocas de profundidades de más de unos pocos kilómetros debajo de la superficie, por lo que los investigadores confían en métodos geofísicos para inferir estructuras y procesos a mayores profundidades.

Hill, Wannamaker y su equipo utilizaron un método llamado sondeo magnetotelúrico. El sonido magnetotelúrico utiliza ondas electromagnéticas naturales generadas por el sol y los rayos. La mayoría de estas ondas viajan por el aire, pero "una porción penetra en la Tierra, se dispersa de las estructuras rocosas de interés y regresa a la superficie, donde podemos medirlas" utilizando sofisticados "voltímetros", explica Wannamaker.

A medida que las ondas electromagnéticas atraviesan el interior de la Tierra, viajan más rápido o más lento dependiendo de la medida en que la roca y otros materiales conduzcan o resistan la electricidad. El magma es conductor, por lo que puede ser detectado por esta técnica.

Sus datos magnetotelúricos muestran un conducto empinado de baja resistividad eléctrica que se origina en el manto superior, la fuente de magma. Pero el conducto da un giro lateral pronunciado en la corteza profunda antes de llegar al almacenamiento magmático menos profundo y al lago de lava de la cumbre. “Interpretamos el giro lateral para representar una 'válvula de falla' estructural que controla el flujo episódico de magma y gases de CO2, que reabastecen y calientan la cámara de evolución de magma de fonolita de alto nivel”, dice Wannamaker. La fonolita es el tipo de roca formada por el magma de Erebus.

Esta válvula magmática probablemente se formó por la intersección de fallas norte-sur y este-oeste, ya que se sabe que existen fallas en la misma orientación este-oeste en el área alrededor de Erebus, y proporciona el camino del magma hacia la superficie.

A diferencia de los volcanes de arco ricos en H2O de Cascades y del Anillo de Fuego del Pacifico, el Erebus dominado por CO2 muestra las estructuras que permiten que el magma se eleve directamente al lago de lava del volcán, ya que el magma no se estanca en la corteza como los magmas dominados por el agua.