Els canvis de temperatura profunds donen lloc a erupcions

S’informa que l’explosió cataclísmica del volcà Hunga Tonga-Hunga Ha’apai al gener va ser l’erupció més gran registrada a tot el planeta en 30 anys. Va enviar un plomall de cendra al cel, va deixar la nació insular de Tonga sufocada en cendres, es van sentir booms sonors fins a Alaska i les onades del tsunami van córrer a través de l’oceà Pacífic.

Si bé l’erupció de Tonga va ser potent però curta, l’any passat l’erupció del volcà Cumbre Vieja a l’illa canària espanyola de La Palma va ser menys explosiva, però va durar gairebé tres mesos.

Tot i que diferents, aquestes dues erupcions recents ens recorden a tots com de devastadora pot ser la natura. Una millor comprensió dels processos naturals que s’estan produint sota els nostres peus podria apropar una mica la possibilitat de predir erupcions.

Aquest és un dels objectius de Projecte Earth 3D Science for Society de l’ESA on un grup internacional de geocientífics es va unir per desenvolupar un model global d’última generació de la litosfera, que és un terme per descriure l’escorça fràgil de la Terra, la part superior del mantell superior i el mantell superior sublitosfèric fins a 400. km de profunditat. El model combina diferents dades de satèl·lit, com ara dades de gravetat del GOCE de l’ESA, amb observacions in situ, principalment tomografia sísmica.

En el seu model que mostra diferències de temperatura, o l’estructura tèrmica, del mantell superior de la Terra, els investigadors van poder veure que aquests volcans entrarien en erupció en algun moment. Predir exactament quan passaria això és, però, més difícil.

Javier Fullea, de la Universitat Complutense de Madrid, va dir: “El nostre model WINTERC-G, que utilitza dades tomogràfiques in situ i de gravetat per satèl·lit GOCE, mostra una branca del plomall de les Açores. És visible des de la superfície fins a una profunditat de 400 km, a la base del mantell superior. El plomall flueix al sud-est cap a Madeira i les illes Canàries envoltant el mantell fred sota el marge africà de l’Atlàntic nord.

“A tot el món, veiem que el volcà Hunga Tonga es troba en una conca d’arc posterior, creada per la subducció de la llosa de Tonga. Els volcans d’arc posterior s’associen amb la llosa freda que es fon pel mantell a mesura que la llosa llisca cap al mantell”.

Sergei Lebedev, de la Universitat de Cambridge al Regne Unit, afegeix: “A partir d’aquests models i tomografia sísmica, veiem estructures que s’aixequen des de gran profunditat sota les illes Canàries. Aquestes anomalies reflecteixen el material calent que puja a la superfície de la Terra i s’anomenen punts calents o plomalls i són una font constant per als volcans a la superfície.

“L’origen del volcà Hunga Tonga-Hunga Ha’apai és diferent. És una part de l’arc Tonga-Kermadec, on la vora de la placa tectònica del Pacífic s’enfonsa sota la placa australiana. Aquí, les nostres imatges mostren la capa de roca hidratada i parcialment fosa per sobre de la placa del Pacífic enfonsada, que alimenta els volcans de l’arc”.

Però d’on provenen aquestes anomalies tèrmiques?

La resposta és encara més profunda, a una profunditat d’uns 2800 km, i s’associa amb estructures al límit nucli-mantell: les províncies de velocitat sísmica gran-baixa (LLSVP). Aquestes estructures prominents de mida continental semblen tenir un gran impacte en el comportament de la superfície.

Clint Conrad, del Centre per a la Dinàmica de l’Evolució de la Terra de Noruega, va dir: “Hi ha un vincle entre el flux al mantell, on les cèl·lules de convecció impulsen la tectònica de plaques, i les principals ubicacions del plomall. El flux al llarg del límit nucli-mantell empeny el material del plomall contra els LLSVP, formant els plomalls. En els models, aquest flux és impulsat per lloses de baixada que envolten les dues LLSVP. Les illes Canàries, per exemple, es troben a la vora de la LLSVP africana.

No obstant això, l’origen i l’acumulació exactes de les LLSVP segueixen sent difícils de fer. A la recent reunió 4D Earth Science es van discutir conceptes i idees alternatius mitjançant dades de satèl·lit i models sismològics, que s’espera que condueixin a estudis més detallats de l’interior de la Terra en un futur proper.

Bart Root de TU Delft, un dels organitzadors, resumeix: “Clarament es necessita un enfocament multidisciplinari, on diferents tipus de dades de satèl·lit es combinen amb dades sismològiques d’una manera comuna per abordar l’estructura exacta de l’interior profund de la Terra”.

Diego Fernández, de l’ESA, va assenyalar: “Estic content de veure que aquest projecte de l’ESA Science for Society està donant resultats que milloraran encara més la nostra comprensió de les fonts profundes dels esdeveniments com els que acabem de veure a La Palma i Tonga.

“Val la pena assenyalar que les dades del satèl·lit GOCE han estat clau per a aquesta investigació. GOCE, que va cartografiar les variacions del camp de gravetat de la Terra amb un detall i una precisió extrems, va completar la seva missió en òrbita el 2013, i els científics encara confien en les dades. Aquest és un altre exemple dels beneficis que aporten les nostres missions de satèl·lit molt més enllà de la seva vida en òrbita. ”