Volcan submarino, explosion: Cómo los 'detectives del fondo marino' descubrieron los secretos del volcán submarino más grande del mundo

Por Rebecca Cairns y Hazel Pfeifer, CNN 21/11/2022

Traducido por Hugo P. Castello

Cuando el volcán submarino Hunga Tonga-Hunga Ha'apai hizo erupción el 15 de enero de 2022, una columna de ceniza volcánica se elevó 58 kilómetros (36 millas) en el aire. 

El Instituto Nacional de Investigación del Agua y la Atmósfera de Nueva Zelanda (NIWA) emprendió una expedición de un mes para mapear el lecho marino alrededor del volcán y descubrir qué causó su erupción tan violenta. 

Joshua Stevens/Observatorio de la Tierra de la NASA Joshua Stevens/NASA Earth Observatory 

Cuando el volcán Hunga Tonga-Hunga Ha'apai entró en erupción en Tonga en enero de 2022, se convirtió en la erupción más grande jamás registrada con tecnología moderna. 

La explosión, que se estima que fue cientos de veces más fuerte que la explosión nuclear de Hiroshima, se escuchó en Alaska, a más de 10.000 kilómetros (6.000 millas) de distancia. 

Una columna de ceniza, humo y materia volcánica salió disparada 58 kilómetros (36 millas) en el aire, y se registraron vientos con velocidad de huracán en la capa atmosférica más alta de la Tierra en el borde del espacio. 

Y luego llegaron las olas: se emitieron advertencias de tsunami en las cercanas naciones insulares del Pacífico, Fiji, Samoa y Vanuatu, así como más lejos en Nueva Zelanda, Japón, Perú, Estados Unidos y Canadá. 

Tongatapu es la isla más grande y poblada de Tonga. Vakaloa Beach Resort (en la foto) en la costa noroeste de la isla fue azotado por las olas del tsunami, como muchas otras partes de la isla.  y causó daños por un valor estimado de 90,4 millones de dólares.El tsunami que siguió devastó Tonga con olas de hasta 15 metros de altura, mató a tres personas.NIWA / Rebekah Parsons-King

Ahora, un equipo de investigadores completó la investigación más completa hasta la fecha sobre el evento, confirmando que se desplazaron casi 10 kilómetros cuadrados de fondo marino, lo que equivale a 2,6 millones de piscinas olímpicas, y un tercio más que las estimaciones iniciales. 

Sin embargo, descubrieron que solo las tres cuartas partes de este material se depositaron en un área dentro de los 20 kilómetros (unas 12 millas) del volcán, dejando una parte considerable sin contabilizar. 

El Instituto Nacional de Investigación del Agua y la Atmósfera de Nueva Zelanda (NIWA), que realizó la investigación, cree que estos escombros perdidos podrían explicarse en parte por la "pérdida aérea", razón por la cual no se notó hasta que se completó el trabajo de mapeo detallado. 

El material salió disparado al cielo y permaneció en la atmósfera, circulando durante meses, lo que explica por qué no estaba en el fondo marino. 

Pero no queda claro para los investigadores exactamente por qué la erupción fue tan explosiva. Algunas respuestas provinieron de una expedición anterior también realizada por NIWA, que cartografió el lecho marino alrededor de Hunga Tonga-Hunga Ha'apai. 

El barco de investigación de NIWA zarpó en abril de 2022 para descubrir por qué el volcán entró en erupción con tanta violencia. Aquí, está flanqueado por las islas, que solían ser una, que quedan después de la explosión. Hunga Ha'apai (izquierda) y Hunga Tonga. NIWA-Nippon Foundation TESMaP .

A bordo del RV Tangaroa, Erica Spain (en la foto) tenía dos funciones: cartografiar el lecho marino con una ecosonda multihaz y tomar muestras de sedimentos (en la foto). NIWA-Nippon Foundation TESMaP / Rebekah Parsons-King .

 La exploradora el fondo del mar Erica Spain es técnica en geología marina en NIWA y miembro de la expedición que partió en abril. 

Describiéndose a sí misma como una "detective del fondo marino", Spain utiliza maquinaria de ecolocalización de alta tecnología para buscar volcanes submarinos y reúne pistas sobre los "desencadenantes" que influyen en las erupciones submarinas. 

A bordo del RV Tangaroa, el buque de investigación de NIWA equipado con tecnologia del alta generacion, Spain tenía una doble función: operar el multihaz y tomar muestras de lodo y sedimentos rocosos del fondo marino. 

La ecosonda multihaz envía pulsos acústicos para mapear el fondo marino en 3D", dice Spain, comparándolo con la ecolocalización que usa un delfín.

 “Tenemos hidrófonos que reciben ese eco y, a partir de eso, podemos determinar qué tan profundo es el fondo del mar y construir una idea de su forma y geometría”. 

Con un cono volcánico de solo 100 metros (328 pies) de altura en una pequeña isla en el Pacífico, Hunga Tonga-Hunga Ha'apai no tenía mucho que ver antes de la erupción. Sin embargo, debajo de la superficie, el volcán se extendía a lo largo de 20 kilómetros de ancho y casi 2 kilómetros de profundidad. 

Las imágenes de satélite muestran a Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai antes y después de la erupción. 

La inestabilidad continua en la caldera significó que la tripulación no pudo examinar la apertura del volcán, por lo que se desplegó una embarcación de superficie sin tripulación en su lugar. 

Operado de forma remota por un SeaKit, con sede en el Reino Unido a 16 000 kilómetros (10 000 millas) de Tonga, el robot de 12 metros de largo (40 pies) descubrió que la caldera se había derrumbado y ahora se encuentra a 700 metros (2300 pies) debajo de la superficie.

En total, se escanearon 22.000 kilómetros cuadrados del lecho marino. Partes del lecho marino alrededor de Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ya se habían mapeado, y al comparar los mapas del lecho marino antes y después de la erupción, "podemos comenzar a construir una mejor imagen de cuáles podrían ser estos factores desencadenantes". Spain dice. 

El robot submarino SeaKit.   Los científicos del RV Tangaroa utilizaron un planeador submarino remoto para recopilar datos de la columna de agua que rodea el volcán submarino. NIWA-Nippon Foundation TESMaP / Rebekah Parsons-King 

Hallazgos explosivos 

Los resultados de la expedición sorprendieron al equipo, dice Spain. Esperaban que la gran erupción hubiera dejado una gran cantidad de escombros volcánicos en el fondo del mar, pero de hecho, "el volcán se parecía mucho a lo que parecía décadas antes", dice Spain 

En lugar de descansar en el océano, "una gran proporción de ese (material volcánico) simplemente subió directamente a la estratosfera", dice Spain. 

 La discrepancia entre el tamaño del colapso de la caldera y los escombros del fondo marino señaló otro factor en la explosión: el magma caliente del volcán había interactuado con el agua de mar fría para crear vapor. “El vapor ocupa mil veces más volumen que el agua”, dice España. "Explica en cierto modo por qué fue tan eruptivo". 

Los resultados de los datos recopilados antes, durante y después de la erupción apuntaron hacia "múltiples mecanismos" que ocurren simultáneamente, dice Emily Lane, científica hidrodinámica de NIWA y miembro del Panel de Expertos en Tsunamis de Nueva Zelanda. La erupción inicial sopló agua fuera del camino, causando olas localizadas. 

Pero los cambios en la presión del aire reforzaron esas ondas creando un meteotsunami que viaja más rápido que la velocidad del sonido, y en el caso de Hunga Tonga-Hunga Ha'apai- “generaba una onda de presión que daba la vuelta al mundo tres o cuatro veces”, dice Lane.

Las olas también fueron creadas por la lluvia de escombros volcánicos en el agua y el colapso de la caldera, dice Lane. 

NIWA ya cuenta con un sistema de alerta de tsunamis, con sensores en el lecho marino alrededor de Nueva Zelanda y el Pacífico Sur para monitorear los niveles del mar, las mareas y las corrientes, y para informar anomalías. 

Y ahora, los datos recopilados de Tonga pueden ayudar a refinar estos sensores, dice Lane. “Este evento realmente ha cambiado nuestra comprensión de los tsunamis volcánicos porque esta es la primera vez que hemos podido obtener mediciones instrumentales modernas de lo que sucedió”, dice Lane.Y si bien el mapa del lecho marino les dio a los investigadores una mejor comprensión de la erupción en Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, también contribuyó a un proyecto más grande: Seabed 2030, una iniciativa global dirigida por la Fundación Nippon, cuyo objetivo es mapear todo el suelo marino Este mapa del fondo marino puede ayudar a identificar . 

La información recopilada también puede ayudar a la recuperación del entorno marino y oceánico circundante. Para un lugar como Tonga, donde alrededor del 82% de la población se dedica a la pesca de subsistencia, es vital comprender el impacto de las erupciones en la vida acuática. “No sabemos lo suficiente sobre el océano y nuestros impactos en él, por lo que mapearlo, observarlo y comprenderlo es increíblemente importante”, dice Spain.