Yellowstone

Yellowstone Caldera Chronicles es una columna semanal escrita por científicos y colaboradores del Observatorio de Volcanes de Yellowstone. Esta semana, la contribución es de Jennifer Lewicki, Geóloga de Investigación del Observatorio de Volcanes de California del USGS.

Cuando pensamos en volcanes activos, a menudo imaginamos imponentes columnas de gas elevándose hacia el cielo, ricas en dióxido de azufre (SO₂), el gas que causa la niebla volcánica y que puede ser detectado por satélites desde el espacio. Volcanes como Kīlauea en Hawái emiten rutinariamente cientos o miles de toneladas métricas de SO₂ por día, creando una neblina visible que afecta la calidad del aire en las islas. El Monte Etna en Italia, Ambrym en Vanuatu y muchos otros sistemas volcánicos activos en todo el mundo son prolíficos emisores de SO₂, y sus emisiones de gas sirven como una herramienta de monitoreo crítica para los observatorios de volcanes.

Pero aquí hay algo curioso: a pesar de estar sobre uno de los sistemas magmáticos más grandes del planeta, Yellowstone emite esencialmente dióxido de azufre no detectable. Esto puede parecer desconcertante; después de todo, Yellowstone se encuentra entre los sistemas volcánicos que más CO₂ emiten en la Tierra. Las áreas hidrotermales del parque están constantemente desgasificando, produciendo las columnas de vapor y el olor a huevo podrido (del gas sulfuro de hidrógeno, H₂S) que son características icónicas de lugares como Norris Geyser Basin y el área de Mud Volcano. Con toda esta actividad de gases volcánicos, ¿dónde está el SO₂?

La primera pieza del rompecabezas involucra la profundidad a la que reside el magma de Yellowstone. Estudios geofísicos exhaustivos han revelado que el sistema magmático de Yellowstone consta de dos cuerpos principales. La cámara de magma riolítica superior se encuentra principalmente entre 4 y 17 kilómetros (2,5 a 10 millas) debajo de la superficie, mientras que un reservorio basáltico mucho más grande y profundo se extiende desde aproximadamente 20 a 50 kilómetros (12 a 30 millas) de profundidad.

Esta es una profundidad considerablemente mayor que la del magma en muchos volcanes en erupción. Cuando el magma asciende hacia la superficie, la disminución de la presión permite que los gases disueltos escapen, al igual que las burbujas que se forman al abrir una botella de refresco. Diferentes gases se exsolvatan a diferentes profundidades según su solubilidad en el magma. El dióxido de carbono, que tiene muy baja solubilidad, comienza a burbujear a grandes profundidades, 40 kilómetros o más. El dióxido de azufre, en cambio, típicamente emerge a profundidades mucho más superficiales, a menudo a solo unos pocos kilómetros de la superficie.

En Yellowstone, debido a que el magma más superficial se encuentra al menos a varios kilómetros bajo tierra, cualquier pequeña cantidad de SO₂ que se exsolvate del magma tiene un largo viaje a través de la corteza antes de llegar a la atmósfera. Y durante ese viaje, sucede algo importante: encuentra agua.

El Parque Nacional de Yellowstone alberga uno de los sistemas hidrotermales más extensos del mundo, con más de 10,000 características térmicas distribuidas en más de 100 áreas térmicas. Esta vasta red de agua caliente, vapor y roca alterada se superpone a la cámara de magma, creando un entorno químico altamente reactivo. Cuando los gases magmáticos como el SO₂ ascienden a través de este sistema saturado de agua, experimentan un proceso que los volcanólogos llaman «limpieza» o «scrubbing».

La limpieza se refiere a las reacciones químicas entre los gases volcánicos y el agua (o la roca) que eliminan ciertos gases antes de que puedan llegar a la superficie. Cuando el gas SO₂ se encuentra con agua líquida en el sistema hidrotermal de Yellowstone, se disuelve rápidamente y experimenta una transformación química llamada desproporcionación. A través de una serie de reacciones, el SO₂ se convierte en H₂S, iones de sulfato disueltos y, a veces, azufre elemental, que compone los depósitos amarillos que se ven alrededor de muchas de las características térmicas de Yellowstone.

La ausencia de SO₂ en Yellowstone es en realidad una buena noticia para fines de monitoreo. Si el Observatorio de Volcanes de Yellowstone detectara repentinamente emisiones de SO₂, sería una señal significativa de que algo había cambiado. Tal emergencia sugeriría que el magma había ascendido a profundidades mucho más superficiales y había establecido vías de gas secas a través del sistema hidrotermal, básicamente que el agua había desaparecido debido al calor del magma, ambos indicadores de un aumento de la inquietud volcánica.

Por ahora, el Observatorio de Volcanes de Yellowstone monitorea los gases que sí escapan, principalmente CO₂, que emerge del magma temprano y profundamente y no es fácilmente limpiado por el agua, y H₂S, que puede provenir de una variedad de procesos diferentes, incluida la transformación del SO₂ faltante. Una estación Multi-GAS actualmente desplegada en Mud Volcano mide continuamente estas concentraciones de gas, lo que ayuda a los científicos a rastrear cualquier cambio en el comportamiento del sistema volcánico.

Así que, la próxima vez que visite Yellowstone y huela ese olor sulfuroso distintivo que emana de una fumarola humeante, recuerde que está oliendo la evidencia de una fábrica química natural altamente eficiente, una que convierte el SO₂ en las profundidades del subsuelo en el H₂S que detecta en la superficie. El SO₂ faltante en realidad no está faltando, simplemente se ha transformado químicamente durante su viaje a través de uno de los sistemas hidrotermales más notables de la Tierra.