La vulcanología (también escrita vulcanología ) es el estudio de los volcanes , la lava , el magma y los fenómenos geológicos , geofísicos y geoquímicos relacionados ( vulcanismo ). El término vulcanología se deriva de la palabra latina vulcan . Vulcano era el antiguo dios romano del fuego.
Un vulcanólogo es un geólogo que estudia la actividad eruptiva y la formación de volcanes y sus erupciones actuales e históricas. Los vulcanólogos visitan con frecuencia los volcanes, especialmente los activos, para observar erupciones volcánicas y recolectar productos eruptivos, como tefra (como ceniza o piedra pómez ), rocas y muestras de lava . Uno de los principales objetivos de su investigación es la predicción de erupciones; actualmente no existe una forma precisa de hacerlo, pero predecir o pronosticar erupciones, como predecir terremotos, podría salvar muchas vidas.
En 1841 se fundó en el Reino de las Dos Sicilias el primer observatorio vulcanológico, el Observatorio del Vesubio . [1] Los avances en vulcanología han requerido algo más que una simple observación estructurada, y la ciencia se basa en la comprensión e integración del conocimiento en muchos campos, entre ellos la geología , la tectónica , la física , la química y las matemáticas , y muchos avances solo pudieron producirse después de que se hubiera producido el avance en otro campo de la ciencia. Por ejemplo, el estudio de la radiactividad solo comenzó en 1896, [2] y su aplicación a la teoría de la tectónica de placas y la datación radiométrica tardó unos 50 años después de esto. Muchos otros avances en dinámica de fluidos , física y química experimental, técnicas de modelado matemático , instrumentación y en otras ciencias se han aplicado a la vulcanología desde 1841.
Las observaciones sísmicas se realizan utilizando sismógrafos desplegados cerca de áreas volcánicas, buscando una mayor sismicidad durante eventos volcánicos, en particular temblores armónicos de período largo, que señalan el movimiento del magma a través de conductos volcánicos. [3]
El monitoreo de la deformación de la superficie incluye el uso de técnicas geodésicas como mediciones de nivelación, inclinación, deformación, ángulo y distancia mediante inclinómetros, estaciones totales y EDM. Esto también incluye observaciones GNSS e InSAR. [4] La deformación de la superficie indica afloramiento de magma: el aumento del suministro de magma produce abultamientos en la superficie del centro volcánico.
Las emisiones de gases pueden ser monitoreadas con equipos que incluyen espectrómetros portátiles de luz ultravioleta (COSPEC, ahora reemplazados por el miniDOAS), que analizan la presencia de gases volcánicos como el dióxido de azufre ; o por espectroscopia infrarroja (FTIR). El aumento de las emisiones de gases, y más particularmente los cambios en las composiciones de los gases, pueden indicar una erupción volcánica inminente. [3]
Los cambios de temperatura se controlan mediante termómetros y observando los cambios en las propiedades térmicas de los lagos y respiraderos volcánicos, lo que puede indicar actividad futura. [5]
Los satélites se utilizan ampliamente para monitorear volcanes, ya que permiten monitorear fácilmente una gran área. Pueden medir la propagación de una columna de ceniza, como la de la erupción de Eyjafjallajökull en 2010, [6] así como las emisiones de SO 2 . [7] El InSAR y la termografía permiten monitorear áreas extensas y escasamente pobladas donde sería demasiado costoso mantener instrumentos en el terreno.
Otras técnicas geofísicas (observaciones eléctricas, gravitacionales y magnéticas) incluyen el monitoreo de fluctuaciones y cambios repentinos en la resistividad, anomalías gravitacionales o patrones de anomalías magnéticas que pueden indicar fallas inducidas por volcanes y afloramiento de magma. [5]
Los análisis estratigráficos incluyen el análisis de depósitos de tefra y lava y su datación para obtener patrones de erupciones volcánicas, [8] con ciclos estimados de actividad intensa y tamaño de las erupciones. [3]
El análisis composicional ha sido muy exitoso en la agrupación de volcanes por tipo, [9] : 274 origen del magma, [9] : 274 incluyendo la correspondencia de volcanes con una columna del manto de un punto caliente particular , profundidades de fusión de la columna del manto, [10] la historia de la corteza subducida reciclada, [9] : 302–3 correspondencia de depósitos de tefra entre sí y con volcanes de origen, [11] y la comprensión de la formación y evolución de reservorios de magma, [9] : 296–303 un enfoque que ahora ha sido validado por muestreo en tiempo real. [12]
Algunas de las técnicas mencionadas anteriormente, combinadas con el modelado, han demostrado ser útiles y exitosas en la predicción de algunas erupciones, [13] : 1–2 como la evacuación de la localidad alrededor del Monte Pinatubo en 1991 que puede haber salvado 20.000 vidas. [14] Las predicciones a corto plazo tienden a utilizar datos sísmicos o de monitoreo múltiple con predicciones a largo plazo que involucran el estudio de la historia previa del vulcanismo local. [13] : 1 Sin embargo, la predicción vulcanológica no solo implica predecir el próximo momento de inicio inicial de una erupción, ya que también puede abordar el tamaño de una erupción futura y la evolución de una erupción una vez que ha comenzado. [13] : 1–2
La vulcanología tiene una extensa historia. El registro más antiguo conocido de una erupción volcánica puede estar en una pintura mural que data de alrededor del 7000 a. C. y que se encontró en el yacimiento neolítico de Çatal Höyük en Anatolia , Turquía . [15] : 203 Esta pintura ha sido interpretada como una representación de un volcán en erupción, con un grupo de casas debajo que muestra un volcán de dos picos en erupción, con una ciudad en su base (aunque los arqueólogos ahora cuestionan esta interpretación). [16] El volcán puede ser Hasan Dağ o su vecino más pequeño, Melendiz Dağ. [17]
El mundo clásico de Grecia y el Imperio romano temprano explicaban los volcanes como lugares de residencia de varios dioses. Los griegos consideraban que Hefesto , el dios del fuego, se sentaba bajo el volcán Etna , forjando las armas de Zeus . La palabra griega utilizada para describir los volcanes era etna o hiera , en honor a Heracles , el hijo de Zeus. El poeta romano Virgilio , al interpretar el mito griego, sostuvo que el gigante Encélado fue enterrado bajo el Etna por la diosa Atenea como castigo por su rebelión contra los dioses; los estruendos de la montaña eran sus gritos atormentados, las llamas su aliento y los temblores su rabieta contra los barrotes de su prisión. El hermano de Encélado, Mimas, fue enterrado bajo el Vesubio por Hefesto, y la sangre de otros gigantes derrotados brotó en los Campos Flégreos que rodean el Vesubio. [18]
El filósofo griego Empédocles (c. 490-430 a. C.) vio el mundo dividido en cuatro fuerzas elementales: Tierra, Aire, Fuego y Agua. Los volcanes, sostenía Empédocles, eran la manifestación del Fuego Elemental. Platón sostenía que canales de aguas frías y calientes fluyen en cantidades inagotables a través de ríos subterráneos. En las profundidades de la tierra serpentea un vasto río de fuego, el Piriflegeto , que alimenta todos los volcanes del mundo. Aristóteles consideraba que el fuego subterráneo era el resultado de "la... fricción del viento cuando se sumerge en pasajes estrechos".
El viento jugó un papel clave en las explicaciones de los volcanes hasta el siglo XVI después de que Anaxágoras , en el siglo V a. C., propusiera que las erupciones eran causadas por un gran viento. [19] Lucrecio , un filósofo romano, afirmó que el Etna estaba completamente hueco y que los incendios del subsuelo eran impulsados por un viento feroz que circulaba cerca del nivel del mar. Ovidio creía que la llama se alimentaba de "alimentos grasos" y que las erupciones se detenían cuando se acababa el alimento. Vitruvio sostenía que el azufre, el alumbre y el betún alimentaban los incendios profundos. Las observaciones de Plinio el Viejo señalaron la presencia de terremotos que precedían a una erupción; murió en la erupción del Vesubio en el 79 d. C. mientras lo investigaba en Estabia . Su sobrino, Plinio el Joven , dio descripciones detalladas de la erupción en la que murió su tío, atribuyendo su muerte a los efectos de los gases tóxicos. Tales erupciones han sido denominadas plinianas en honor a los dos autores.
El erudito dominico del siglo XIII Restoro d'Arezzo dedicó dos capítulos enteros (11.6.4.6 y 11.6.4.7) de su tratado seminal La composizione del mondo colle sue cascioni al origen de la energía endógena de la Tierra. Restoro sostenía que el interior de la Tierra era muy caliente e insistía, siguiendo a Empédocles , en que la Tierra tenía un centro fundido y que los volcanes entraban en erupción a través del ascenso de la roca fundida a la superficie. [20]
Durante el Renacimiento, observadores como Bernard Palissy , Conrad Gessner y Johannes Kentmann (1518-1568) mostraron un profundo e intenso interés por la naturaleza, el comportamiento, el origen y la historia del globo terrestre. Muchas teorías sobre la acción volcánica se formularon a finales del siglo XVI y mediados del XVII. Georgius Agricola argumentó que los rayos del sol, como propuso más tarde Descartes, no tenían nada que ver con los volcanes. Agricola creía que el vapor bajo presión causaba erupciones de "petróleo de montaña" y basalto. Johannes Kepler consideraba que los volcanes eran conductos para las lágrimas y los excrementos de la Tierra, vaciando betún, alquitrán y azufre. [21] [ se necesita una mejor fuente ] Descartes, al pronunciar que Dios había creado la Tierra en un instante, declaró que lo había hecho en tres capas: las profundidades ardientes, [22] una capa de agua y el aire. Los volcanes, dijo, se formaban donde los rayos del sol perforaban la tierra.
Los volcanes del sur de Italia atrajeron a los naturalistas desde que el Renacimiento condujo al redescubrimiento de descripciones clásicas de ellos por escritores como Lucrecio y Estrabón . El Vesubio, el Estrómboli y Vulcano brindaron una oportunidad para estudiar la naturaleza de los fenómenos volcánicos. Los filósofos naturales italianos que vivían cerca de estos volcanes escribieron libros extensos y eruditos sobre el tema: el relato de Giovanni Alfonso Borelli sobre la erupción del Monte Etna en 1669 se convirtió en una fuente estándar de información, al igual que el relato de Giulio Cesare Recupito sobre la erupción del Monte Vesubio en 1631 (1632 y ediciones posteriores) y el relato de Francesco Serao sobre la erupción del Vesubio en 1737 (1737, con ediciones en francés e inglés). [23]
El jesuita Athanasius Kircher (1602-1680) fue testigo de las erupciones del monte Etna y del Stromboli, luego visitó el cráter del Vesubio y publicó su visión de una Tierra con un fuego central conectado a muchos otros causados por la quema de azufre, betún y carbón. Publicó su visión de esto en Mundus Subterraneus con los volcanes actuando como una especie de válvula de seguridad. [24]
Las causas de estos fenómenos se discutieron en la gran cantidad de teorías sobre la Tierra que se publicaron en los cien años posteriores a 1650. Los autores de estas teorías no eran observadores, sino que combinaron las observaciones de otros con la ciencia newtoniana, cartesiana, bíblica o animista para producir una variedad de sistemas que lo abarcaban todo. Las erupciones volcánicas y los terremotos generalmente se relacionaban en estos sistemas con la existencia de grandes cavernas abiertas bajo la Tierra donde los vapores inflamables podían acumularse hasta que se encendían. Según Thomas Burnet , gran parte de la Tierra en sí era inflamable, con brea, carbón y azufre listos para arder. En la teoría de William Whiston , la presencia de aire subterráneo era necesaria para que se produjera la ignición, mientras que John Woodward destacó que el agua era esencial. Athanasius Kircher sostenía que las cavernas y las fuentes de calor eran profundas y llegaban hasta el centro de la Tierra, mientras que otros escritores, en particular Georges Buffon , creían que eran relativamente superficiales y que los incendios volcánicos se asentaban en lo alto del propio cono volcánico. Varios escritores, en particular Thomas Robinson, creían que la Tierra era un animal y que su calor interno, los terremotos y las erupciones eran signos de vida. Esta filosofía animista estaba decayendo a finales del siglo XVII, pero sus rastros continuaron hasta bien entrado el XVIII. La ciencia luchó con las ideas de la combustión de la pirita con agua, de que la roca era betún solidificado y de que la roca se formaba a partir del agua ( neptunismo ). De los volcanes que se conocían entonces, todos estaban cerca del agua, por lo que la acción del mar sobre la tierra se utilizó para explicar el vulcanismo .
Abundan las leyendas tribales sobre volcanes en el Cinturón de Fuego del Pacífico y las Américas, que generalmente invocan las fuerzas de lo sobrenatural o lo divino para explicar los estallidos violentos de los volcanes. [25] Taranaki y Tongariro , según la mitología maorí, eran amantes que se enamoraron de Pihanga , y se produjo una pelea de celos rencorosos. Algunos maoríes no vivirán hasta el día de hoy en la línea directa entre Tongariro y Taranaki por temor a que la disputa se reavive. [26] En la religión hawaiana , Pele ( / ˈp eɪ l eɪ / Pel-a; [ˈpɛlɛ] ) es la diosa de los volcanes y una figura popular en la mitología hawaiana . [27] Pele se usó para varios términos científicos como el cabello de Pele , las lágrimas de Pele y Limu o Pele ( algas de Pele). Un volcán en la luna joviana Ío también se llama Pele . [28]
Santa Águeda es la patrona de Catania , cerca del monte Etna, y un importante ejemplo muy venerado (hasta hoy [29] ) de mártires vírgenes de la antigüedad cristiana. [30] En 253 d. C., un año después de su muerte violenta, se atribuyó a su intercesión el apaciguamiento de una erupción del monte Etna. Sin embargo, Catania fue destruida casi por completo por la erupción del monte Etna en 1169, y murieron más de 15.000 de sus habitantes. Sin embargo, la santa fue invocada de nuevo para la erupción del Etna de 1669 y, para un brote que estaba poniendo en peligro la ciudad de Nicolosi en 1886. [31] La forma en que se invoca y se trata a la santa en la religión popular italiana , en una manera de quid pro quo, o un enfoque de negociación que a veces se utiliza en interacciones de oración con los santos, se ha relacionado (en la tradición de James Frazer ) con creencias y prácticas paganas anteriores. [32]
En 1660, la erupción del Vesubio hizo llover cristales de piroxeno y cenizas sobre los pueblos cercanos. Los cristales se parecían al crucifijo y esto se interpretó como obra de San Jenaro . En Nápoles , las reliquias de San Jenaro se pasean por la ciudad en cada gran erupción del Vesubio. El registro de estas procesiones y el diario de 1779 y 1794 del padre Antonio Piaggio permitieron al diplomático británico y naturalista aficionado Sir William Hamilton proporcionar una cronología y una descripción detalladas de las erupciones del Vesubio. [33]
