Cómo funcionan los supervolcanes

En 1883, un volcán de Indonesia entró en erupción con la fuerza de varios miles de bombas atómicas, matando a unas 36 000 personas y produciendo lo que algunos llaman el sonido más fuerte jamás escuchado en la Tierra [fuente: Bhatia ]. Krakatau (también conocido como Krakatoa ) resonó como el fuego de un cañón distante a lo largo de 3,000 millas (4,828 kilómetros) de tierra y océano. Emitió suficiente gas y polvo hacia el cielo para reducir la temperatura global promedio en 0.9-1.8 F (0.5-1.0 C) [fuentes: Sociedad Geológica de Londres ; Tharoor ]. Hasta el día de hoy, su nombre es sinónimo de cataclismo.

Al lado de un supervolcán, Krakatau es una gorra instantánea. Un paquete de Pop Rocks.

Bien, eso es una exageración y se adapta mejor a los volcanes más pequeños. Pero imagine 50 Krakataus o 1,000 Mount St. Helens en erupción en un solo lugar, expulsando tanta eyección en minutos como la que producen los volcanes más pequeños en años.

Por mucho que temamos los terremotos, los tsunamis, los incendios forestales y las tormentas mortales, en realidad solo unos pocos eventos naturales tienen el poder de hacer retroceder a la civilización mundial. Uno es un meteorito que mata planetas. ¿Te importa adivinar el otro?

Aquí hay una pista: hace 74.000 años, la isla vecina de Krakatau, Sumatra, vio una supererupción que, según algunos, casi acabó con la raza humana. Aunque este cuello de botella hipotético de la población sigue siendo objeto de investigación y debate, sabemos que la supererupción de Toba produjo 670 millas cúbicas (2800 kilómetros cúbicos) de material eyectado, dejó una caldera que medía 19 por 62 millas (30 por 100 kilómetros) y posiblemente saltó -comenzó una edad de hielo de 10,000 años [fuentes: Achenbach ; Friedman-Rudovsky ; Sociedad Geológica de Londres ; marshall ; Tyson ; USGS ].

Los científicos han identificado alrededor de 30 a 40 supervolcanes en todo el mundo, de los cuales 6 a 10 son potencialmente activos [fuentes: Friedman-Rudovsky ; marshall ]. El último en entrar en erupción fue cerca de Taupo, Nueva Zelanda, hace 26.000 años [fuentes: WTVY ; USGS ]. El evento más grande que conocemos, el evento Fish Canyon Tuff en Colorado hace unos 28 millones de años, arrojó 1200 millas cúbicas (5000 kilómetros cúbicos) de depósitos, cinco veces la cantidad que generalmente se requiere para unirse a la volcánica Legion of Boom [fuente: Geológica Sociedad de Londres ].

Hoy, América del Norte, América del Sur y Asia enfrentan los mayores riesgos de futuras supererupciones. El único supervolcán conocido de Europa, el área de Phlegrean Fields ubicada al otro lado de la Bahía de Nápoles desde el Vesubio, entró en erupción por última vez hace 35,000 años [fuente: Sociedad Geológica de Londres ].

Mientras examinamos los supervolcanes en este artículo, prestaremos especial atención al gigante que duerme de forma irregular en el patio trasero de los EE. UU.: el punto de acceso debajo del Parque Nacional de Yellowstone, hogar de 2-3 supererupciones en los últimos 2,1 millones de años [fuentes: Achenbach ; robinson ; Tyson ; USGS ]. Y esperamos que los vulcanólogos hayan estimado correctamente la frecuencia de estos cataclismos en torno a uno cada 100.000 años porque, en este momento, no hay mucho que podamos hacer al respecto.

1. Lo que no sabemos sobre los supervolcanes llenaría una caldera
2. Yellowstone: el supervolcán en el patio trasero
3. Yellowstone y el día terrible, horrible, malo, muy malo

No existen criterios universalmente aceptados para los supervolcanes. Los volcanes existen en un continuo, aunque logarítmico, por lo que los bordes categóricos tienden a ser borrosos [fuentes: Achenbach ; Sociedad Geológica de Londres ; Tyson ]. En consecuencia, las estimaciones varían con respecto a la cantidad de supervolcanes y la frecuencia con la que explotan.

Pero existen algunas delineaciones comunes, que incluyen la magnitud , el volumen o la masa del magma en erupción, y la intensidad , la velocidad a la que ese magma entra en erupción [fuente: Sociedad Geológica de Londres ]. El magma es material fundido y caliente que proviene del interior del manto o la corteza terrestre y es expulsado como lava durante las erupciones volcánicas. Por lo general, contiene silicatos, cristales suspendidos y gases disueltos [fuente: Oxford Dictionary of Science].

Otra categorización común, llamada Índice de Explosividad Volcánica (VEI) , clasifica los volcanes según la altura de la columna de ceniza y la cantidad de ceniza, piedra pómez y lava expulsada [fuente: USGS ]. Los supervolcanes comúnmente ocupan la categoría VEI más alta, magnitud 8, lo que significa que producen más de 240 millas cúbicas (1000 kilómetros cúbicos) de material en erupción y una columna de más de 16 millas (25 kilómetros) de altura [fuentes: Marshall ; Rowlet ; USGS ]. Los supervolcanes llueven destrucción sobre regiones enteras y dejan calderas del tamaño de Rhode Island [fuentes: Achenbach ; Sociedad Geológica de Londres ; robinson ; Tyson ].

Para maravillas tan enormes y destructivas, los supervolcanes son sorprendentemente difíciles de detectar. De hecho, su tamaño y poder son parte del problema. En lugar de construir montañas, estos gigantes las hacen estallar. De hecho, el supervolcán del Parque Nacional de Yellowstone fue descubierto en parte debido a una brecha que creó en el paisaje accidentado. Incluso entonces, su gran extensión, 30 por 45 millas (50 por 70 kilómetros), supera la capacidad de la mente para asimilarlo todo [fuentes: Achenbach ; Sociedad Geológica de Londres ; Tyson ].

Agregue a eso la inmensidad del tiempo, los cientos de miles a millones de años en los que una caldera puede erosionarse, llenarse de lava de erupciones más pequeñas o convertirse en un lago bordeado de árboles, y no es difícil entender cómo los supervolcanes pueden esconderse en simple vista Pero los investigadores siguen bloqueados por otra inmensidad, a saber, la escala de los procesos que los alimentan: mecanismos que llegan a las profundidades de la Tierra y se extienden cientos de millas [fuentes: Friedman-Rudovsky ; Sociedad Geológica de Londres ; marshall ; Tyson ; USGS ].

Así que no pienses en ellos como volcanes a gran escala. Los supervolcanes son un fenómeno en sí mismos, un proceso profundo que todavía luchamos por comprender [fuentes: Achenbach ; Malfait et al. ]. Para comprender mejor cómo funcionan, los investigadores recurren a supervolcanes potenciales como Uturuncu en Bolivia, que ha crecido media pulgada (1,3 centímetros) por año durante las últimas dos décadas, y a puntos calientes conocidos de magma ascendente como el que se encuentra debajo de Yellowstone [fuente : Friedman-Rudovsky ].

Trace a line on the map from northern Nevada through southern Idaho and up into northwest Wyoming, and you'll follow an intermittent scar of volcanic mayhem extending 350 miles (560 kilometers) and stretching back 18 million years. The chain of volcanoes grows progressively younger as you move along this west-to east line, each one marking an area where magma pressure from a lone hot spot broke through. The chain, like the hot spot, dead-ends in Yellowstone National Park [sources: Achenbach; Geological Society of London].

En realidad, no es el punto caliente el que se mueve. Más bien, la placa de América del Norte se muele por encima de la cabeza a alrededor de 1,8 pulgadas (4,6 centímetros) por año. De vez en cuando, el punto caliente estalla. Durante sus más de 2 millones de años debajo de Yellowstone, ha producido tres eventos gigantes [fuentes: Achenbach ; robinson ; Tyson ; USGS ]:

Hoy, el punto caliente de Yellowstone ha asumido un aspecto más suave, hasta donde sabemos. Calienta los famosos géiseres del parque , las fuentes termales, los respiraderos de vapor y las ollas de lodo, y quita algo del frío del lago Yellowstone, formado en parte por el colapso de una caldera de un supervolcán. Pero ocasionalmente también hace que el suelo de arriba se abombe de manera inquietante y nos recuerda que un dragón dormido sigue siendo, después de todo, un dragón [fuentes: Achenbach ; Enciclopedia Británica ; USGS ].

Although researchers monitor Yellowstone for earthquakes, ground deformation, stream flow and temperature, how much warning a supervolcano might provide before erupting remains unclear [sources: Geological Society of London; Tyson; USGS]. Earthquakes, of which Yellowstone has 1,000-3,000 annually, might warn of a volcanic event, but they might also release pressure and thereby help prevent one [sources: Achenbach; USGS].

Los supervolcanes también liberan presión periódicamente a través de erupciones más pequeñas. En los 640.000 años transcurridos desde Lava Creek, Yellowstone ha experimentado aproximadamente 80 erupciones productoras de lava no explosivas, y la próxima erupción de Yellowstone probablemente será de la escala de Pinatubo, lejos de ser insignificante, pero no un supervolcán [fuentes: Achenbach ; USGS ].

Pero, ¿y si los dados no ruedan en nuestro camino? ¿Cómo sería una erupción supervolcánica en Yellowstone?

Punto de inflexión

The sheer size of supervolcanoes, combined with our lack of data concerning the types and quantities of gases they produce, make predicting their climate impacts difficult -- especially when you consider the complexity of Earth's climate system. But we know of tipping points in nature that can cause rapid, irreversible (or slow to reverse) climate alterations. Glacier growth and ice cap melting, for example, both function via feedback loops that can accelerate over time. Supervolcano Toba feasibly hastened an ice age by putting a thumb on the scale of one of these balances [sources: Achenbach; Friedman-Rudovsky; Geological Society of London; Marshall; Tyson].

La mayoría de las supererupciones ocurren en áreas que permanecen activas durante millones de años pero disfrutan de un largo período de reposo , así que no confíes demasiado en la aparente calma de Yellowstone. En términos generales, cuanto más larga sea la latencia , mayor será el auge [fuente: Sociedad Geológica de Londres ].

Like other supervolcanic areas, Yellowstone sits on a long-active tectonic zone, a weakened and thinned crust overlying a 2,500 F (1,370 C) magma dome rising from the upper mantle . This dome has melted and broken into the crust to create two magma chambers roughly 5-7 miles (8-11 kilometers) underground, each measuring 30-plus miles (48-plus kilometers) across [source: Encyclopedia Britannica]. These magma chambers are filled with an amalgam of magma, semisolid rock and dissolved gases like water vapor and carbon dioxide.

Over centuries and millennia, additional magma builds up, delivering more heat and pressure, pushing overlaying ground upward little by little. If the chamber receives a steady and substantial supply of hot magma, pressure builds in an often cyclical process called incubation. If it doesn't, then some material solidifies and sinks, removing pressure. The sheer volume of a supervolcano's magma chamber means that incubation requires a heat delivery rate 2-3 orders of magnitude greater than that of a traditional volcano [sources: Achenbach; Klemetti].

Eventually, overpressure creates fractures along the dome's periphery, venting pressure from the chamber. The gas-filled magma blasts skyward, raining ash and debris over hundreds of miles and releasing deadly pyroclastic flows -- fast-moving, thick clouds of gas, ash and rocks boiling away from the eruption at 1,470 F (800 C) – across tens of thousands of square miles [sources: Achenbach; Geological Society of London].

Explosiones adicionales aparecen periódicamente durante semanas. La ceniza desciende a escala regional, llenando el cielo de contaminantes y cubriendo decenas de millones de millas cuadradas en pulgadas de ceniza que mata cultivos [fuentes: Sociedad Geológica de Londres ; Klemetti ]. Hasta que se asiente, cualquier persona dentro de miles de kilómetros a la redonda corre el riesgo de respirar diminutas agujas de vidrio, reventar los vasos sanguíneos pulmonares y ahogarse en una mezcla de ceniza y humedad pulmonar [fuentes: Achenbach ; Sociedad Geológica de Londres ; Tyson ]. Las cenizas derrumban techos, contaminan fuentes vitales de agua y dañan los motores de los vehículos, lo que provoca una crisis en la producción de alimentos, el transporte, la comunicación y la economía que dura de meses a años [fuentes:Geological Society of London; Klemetti].

Within weeks, dust and sulfate aerosols encircle the globe, filtering out sunlight and cooling global average temperatures by an estimated 5-9 F (3-5 C) for several years afterward [sources: Geological Society of London; Klemetti; Marshall]. One-third of the U.S., particularly the states of Montana, Idaho and Wyoming, remain uninhabitable for months, possibly years [sources: Tyson; USGS].

Thankfully, the odds argue against this happening any time soon. But another supereruption, someday, somewhere in the world, is inevitable. Maybe it's time we got started on that Mars colony after all.

It Doesn't Take Much

Though 50 times smaller than a supervolcano, Pinatubo (1991), on the Philippine island of Luzon, dropped surface temperatures in the Northern Hemisphere by up to 0.9-1.1 F (0.5-0.6 C). Tambora (1815) dampened summer temperatures the Northern Hemisphere for two years running. Krakatau (1883) caused an average of 0.9-1.8 F (0.5-1.0 C) drop in lower-atmosphere temperatures that lasted years. These averages likely hide more severe local effects [sources: Geological Society of London; Self et al.].

Author's Note: How Supervolcanoes Work

Supervolcanoes present a fascinating subject, but a difficult one to write about. On the one hand, we marvel at the tremendous scale revealed through their vast calderas and high-piled deposits, and we can intuit their climate-shifting capacity via ice cores, tree rings and microbes that alter their structure in response to climate changes. On the other, there's just so much we do not know about the contents of their magmas and the dynamics that drive their deep-welling plumes. Even seemingly harmless chemicals and materials might cause untold perturbations in the climate if dumped into the atmosphere in sufficient amounts. We just don't know.

And that's what's terrifying about these behemoths. Despite all our knowledge about volcanic and tectonic events, and even though supervolcanoes exist right here on Earth, in some ways they might just as well be extinction-level meteors from outer space. Our ability to predict them, or to do anything about them, is equally small, and in both cases we are left clinging to the cold comfort of long odds.

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