Cambios dramáticos en Hunga Tonga-Hunga Ha'apai

Cuando un volcán en el Reino de Tonga, en el Pacífico Sur, comenzó a entrar en erupción a fines de diciembre de 2021 y luego explotó violentamente a mediados de enero de 2022, el científico de la NASA Jim Garvin y sus colegas estaban inusualmente bien posicionados para estudiar los eventos. Desde que la nueva tierra se elevó sobre la superficie del agua en 2015 y se unió a dos islas existentes, Garvin y un equipo internacional de investigadores han estado monitoreando los cambios allí. El equipo utilizó una combinación de observaciones satelitales y estudios geofísicos de superficie para rastrear la evolución de la parte de la Tierra que cambia rápidamente.

Los mapas de elevación digitales arriba y abajo muestran los cambios dramáticos en Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, la parte más alta de un gran volcán submarino. Se eleva 1,8 kilómetros desde el lecho marino, se extiende 20 kilómetros de ancho y está coronado por una caldera submarina de 5 kilómetros de diámetro. La isla es parte del borde de la Caldera Hunga y fue la única parte del edificio que se mantuvo sobre el agua.

Ahora toda la tierra nueva se ha ido, junto con grandes trozos de las dos islas más antiguas.

"Esta es una estimación preliminar, pero creemos que la cantidad de energía liberada por la erupción fue equivalente a entre 5 y 30 megatones de TNT", dijo Garvin, científico jefe del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Ese número se basa en cuánto se eliminó, qué tan resistente era la roca y qué tan alto la nube de erupción fue lanzada a la atmósfera en un rango de velocidades".

La explosión liberó cientos de veces la energía mecánica equivalente a la explosión nuclear de Hiroshima. A modo de comparación, los científicos estiman que el Monte St. Helens explotó en 1980 con 24 megatones y Krakatoa estalló en 1883 con 200 megatones de energía.

Garvin y su colega de la NASA, Dan Slayback, trabajaron con varios investigadores para desarrollar mapas detallados de Hunga Tonga-Hunga Ha'apai por encima y por debajo de la línea de flotación. Utilizaron un radar de alta resolución de la Misión Constelación RADARSAT de la Agencia Espacial Canadiense, observaciones ópticas de la compañía de satélites comerciales Maxar y altimetría de la misión ICESat-2 de la NASA. También utilizaron datos de batimetría basados en sonar recopilados por el Schmidt Ocean Institute, en asociación con la NASA y la Universidad de Columbia.

Durante los últimos seis años, investigadores de la NASA, Columbia, el Servicio Geológico de Tongan y la Asociación de Educación Marina trabajaron juntos para determinar cómo se estaba erosionando el terreno joven debido a la continua agitación de las olas y los embates ocasionales de los ciclones tropicales. También notaron cómo la vida silvestre (varios tipos de arbustos, pastos, insectos y pájaros) se había mudado de los exuberantes ecosistemas de Hunga Tonga y Hunga Ha'apai y colonizado los paisajes más áridos de la tierra más nueva.

Las cosas cambiaron dramáticamente en enero. Durante las primeras semanas de 2022, la actividad volcánica parecía bastante típica, con pequeñas explosiones intermitentes de tefra , ceniza, vapor y otros gases volcánicos a medida que el magma y el agua de mar interactuaban en un respiradero cerca del centro de la isla. Las erupciones en curso de Surtseyan remodelaron el paisaje y agrandaron la isla al agregar nuevos depósitos de ceniza y toba al cono volcánico en crecimiento .

“A principios de enero, nuestros datos mostraron que la isla se había expandido en un 60 por ciento en comparación con antes de que comenzara la actividad de diciembre”, dijo Garvin. “Toda la isla había sido completamente cubierta por una décima de kilómetro cúbico de ceniza nueva. Todo esto fue un comportamiento bastante normal, esperado y muy emocionante para nuestro equipo”.

Pero el 13 y 14 de enero, una serie de explosiones inusualmente poderosas envió cenizas a la estratosfera. Luego, las explosiones del 15 de enero arrojaron material a una altura de hasta 40 kilómetros y posiblemente hasta 50 kilómetros, cubriendo las islas cercanas con cenizas y provocando olas de tsunami destructivas. Un astronauta a bordo de la Estación Espacial Internacional tomó esta foto de ceniza sobre el Pacífico Sur.

El agua cae el magma: mezcla explosiva

La mayoría de las erupciones de estilo Surtseyan involucran una cantidad relativamente pequeña de agua que entra en contacto con el magma. “Si solo hay un poco de agua goteando en el magma, es como agua golpeando una sartén caliente. Obtienes un destello de vapor y el agua se quema rápidamente”, explicó Garvin. “Lo que pasó el día 15 fue realmente diferente. No sabemos por qué, porque no tenemos sismómetros en Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, pero algo debe haber debilitado la dura roca de los cimientos y causado un colapso parcial del borde norte de la caldera. Piense en eso como si el fondo de la bandeja se cayera, lo que permitiría que grandes cantidades de agua se precipitaran hacia una cámara de magma subterránea a una temperatura muy alta”.

La temperatura o magma suele superar los 1000 ºC; el agua de mar está más cerca de los 20°C. La mezcla de los dos puede ser increíblemente explosiva, particularmente en el espacio confinado de una cámara de magma. “Esta no fue la erupción estándar de Surtseyan debido a la gran cantidad de agua que tuvo que estar involucrada”, dijo Garvin. “De hecho, algunos de mis colegas en vulcanología piensan que este tipo de evento merece su propia designación. Por ahora, lo llamamos extraoficialmente una ultraerupción de Surtseyan'”.

Para un geólogo como Garvin, observar el nacimiento y la evolución de una “isla de Surtseyan” como esta es fascinante, en parte porque no ha habido muchos otros ejemplos modernos. Aparte de Surtsey , que se formó cerca de Islandia entre 1963 y 1967 y aún existe más de medio siglo después, la mayoría de las nuevas islas de Surtsey se erosionan en unos pocos meses o años.

Lo que también le interesa a Garvin sobre estas islas es lo que nos pueden enseñar sobre Marte. "Pequeñas islas volcánicas, recién formadas, que evolucionan rápidamente, son ventanas en el papel de las aguas superficiales en Marte y cómo pueden haber afectado formas volcánicas pequeñas similares", dijo. "De hecho, vemos campos de características similares en Marte en varias regiones".

Imágenes de NASA Earth Observatory por Joshua Stevens , utilizando datos de elevación cortesía de Dan Slayback/NASA/GSFC. La fotografía del astronauta ISS066-E-117965 se adquirió el 16 de enero de 2022 con una cámara digital Nikon D5 con una distancia focal de 50 milímetros. Foto de tierra de la NASA por Dan Slayback. Historia de Adam Voiland.

NASA Earth Observatory