Una caldera submarina escondida bajo el mar: Por qué la erupción del volcán en Tonga fue tan violenta y qué pasará ahora

El Reino de Tonga no suele atraer la atención mundial, pero la violenta erupción de un volcán submarino el 15 de enero ha esparcido ondas de choque, literalmente, por medio mundo.

El volcán no suele tener mucho que ver. Se compone de dos pequeñas islas deshabitadas, Hunga-Ha’apai y Hunga-Tonga, que sobresalen unos 100 m sobre el nivel del mar a 65 km al norte de la capital de Tonga, Nuku’alofa. Pero escondido debajo de las olas hay un volcán enorme, de unos 1800 m de altura y 20 km de ancho.

El volcán Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai ha entrado en erupción regularmente durante las últimas décadas. Durante los eventos de 2009 y 2014/15, chorros calientes de magma y vapor explotaron a través de las olas. Pero estas erupciones fueron pequeñas, eclipsadas en escala por los eventos de enero de 2022.

Nuestra investigación sobre estas erupciones anteriores sugiere que esta es una de las explosiones masivas que el volcán es capaz de producir aproximadamente cada mil años.

Si el magma sube lentamente al agua de mar, incluso a temperaturas de alrededor de 1200°C, se forma una fina película de vapor entre el magma y el agua. Esto proporciona una capa de aislamiento para permitir que la superficie exterior del magma se enfríe.

Pero este proceso no funciona cuando el magma es expulsado del suelo lleno de gas volcánico. Cuando el magma ingresa al agua rápidamente, cualquier capa de vapor se rompe rápidamente, lo que hace que el magma caliente entre en contacto directo con el agua fría.

Los investigadores de volcanes llaman a esto “interacción combustible-refrigerante” y es similar a las explosiones químicas de grado armamentístico. Explosiones extremadamente violentas desgarran el magma. Comienza una reacción en cadena, con nuevos fragmentos de magma que exponen las superficies interiores calientes y frescas al agua, y las explosiones se repiten, expulsando finalmente partículas volcánicas y provocando explosiones con velocidades supersónicas.

La erupción de 2014/15 creó un cono volcánico, uniendo las dos antiguas islas Hunga para crear una isla combinada de unos 5 km de largo. Lo visitamos en 2016 y descubrimos que estas erupciones históricas eran simplemente el comienzo del evento principal.

Mapeando el fondo del mar, descubrimos una “caldera” escondida 150 m debajo de las olas.

La caldera es una depresión similar a un cráter de unos 5 km de diámetro. Las erupciones pequeñas (como las de 2009 y 2014/15) ocurren principalmente en el borde de la caldera, pero las más grandes provienen de la caldera misma. Estas grandes erupciones son tan grandes que la parte superior del magma en erupción colapsa hacia adentro, profundizando la caldera.

Mirando la química de las erupciones pasadas, ahora pensamos que las pequeñas erupciones representan el sistema de magma recargándose lentamente para prepararse para un gran evento.

Encontramos evidencia de dos grandes erupciones pasadas de la caldera Hunga en depósitos en las antiguas islas. Los comparamos químicamente con los depósitos de ceniza volcánica en la isla habitada más grande de Tongatapu, a 65 km de distancia, y luego usamos fechas de radiocarbono para mostrar que las grandes erupciones de caldera ocurren aproximadamente cada 1000 años, con la última en el eaño 1100 A.C.

Con este conocimiento, la erupción del 15 de enero parece estar a tiempo para ser “grande”.

Todavía estamos en medio de esta gran secuencia eruptiva y muchos aspectos siguen sin estar claros, en parte porque la isla está actualmente oscurecida por nubes de ceniza.

Las dos erupciones anteriores, el 20 de diciembre de 2021 y el 13 de enero de 2022, fueron de tamaño moderado. Produjeron nubes de hasta 17 km de elevación y agregaron nuevas tierras a la isla combinada de 2014/15.

La última erupción ha intensificado la escala en términos de violencia. La columna de ceniza ya tiene unos 20 km de altura. Lo más notable es que se extendió casi concéntricamente a una distancia de unos 130 km del volcán, creando una columna de 260 km de diámetro, antes de que el viento la distorsionara.

Esto demuestra un enorme poder explosivo, uno que no puede explicarse solo por la interacción magma-agua. En cambio, muestra que grandes cantidades de magma fresco cargado de gas han brotado de la caldera.

La erupción también produjo un tsunami en Tonga y los vecinos Fiji y Samoa. Las ondas de choque atravesaron muchos miles de kilómetros, se vieron desde el espacio y se registraron en Nueva Zelanda a unos 2000 km de distancia. Poco después de que comenzara la erupción, el cielo quedó bloqueado en Tongatapu, y las cenizas comenzaron a caer.

Todos estos signos sugieren que la gran caldera de Hunga se ha despertado. Los tsunamis son generados por ondas de choque atmosféricas y oceánicas acopladas durante una explosión, pero también son causados fácilmente por deslizamientos de tierra submarinos y colapsos de calderas.

No está claro si este es el clímax de la erupción. Representa una importante liberación de presión de magma, que puede asentar el sistema.

Sin embargo, una advertencia radica en los depósitos geológicos de las erupciones anteriores del volcán. Estas secuencias complejas muestran que cada uno de los principales episodios de erupción de caldera de 1.000 años involucró muchos eventos de explosión separados.

Por lo tanto, podríamos estar dentro de varias semanas o incluso años de gran agitación volcánica del volcán Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai. Por el bien de la gente de Tonga, espero que no.

*Shane Cronin es profesor de ciencias de la tierra en la Universidad de Auckland