Los científicos cada vez más cerca de proporcionar alertas tempranas de erupciones volcánicas
Utilizando datos de la detección acústica distribuida (DAS, por sus siglas en inglés), los investigadores han desarrollado un método para emitir alertas tempranas en las erupciones de lava de un volcán.
La península de Reykjanes, en el extremo suroeste de Islandia, es una de las regiones más pobladas del país y también una de las de mayor actividad volcánica. En 2024, se implementó en la región tecnología de detección desarrollada en Caltech para estudiar el movimiento del magma subterráneo y su erupción en lava en la superficie.
Nueva técnica de alerta temprana para la erupción de los volcanes
Utilizando datos de la tecnología, denominada detección acústica distribuida (DAS), los investigadores desarrollaron un método para emitir alertas con hasta 30 minutos de antelación a las erupciones de lava. El estudio demuestra que la DAS puede ser una herramienta útil tanto para estudiar la actividad volcánica como para emitir alertas tempranas al público.
La investigación se llevó a cabo en el laboratorio de Zhongwen Zhan (doctorado en 2013), profesor de geofísica, titular de la Cátedra de Liderazgo Clarence R. Allen y director del Laboratorio Sismológico de Caltech. El estudio se publicó un artículo que describe el estudio en la revista Science.
Desde noviembre de 2023, la península de Reykjanes ha experimentado ocho erupciones de lava, algunas de las cuales fueron lo suficientemente grandes como para amenazar poblaciones. Si bien Islandia es relativamente activa volcánicamente, los investigadores teorizan que esta zona en particular podría estar entrando en un período de actividad volcánica que durará años.
Los datos de DAS como sistema de alerta temprana
Para estudiar esto, Zhan y su equipo desarrollaron una colaboración con científicos islandeses y la compañía de telecomunicaciones Ljósleidarinn para desplegar los sensores DAS en la península durante un año con el objetivo de caracterizar mejor la actividad volcánica y desarrollar un sistema de alerta temprana de erupciones.
"El despliegue fue extremadamente rápido", afirma Jiaxuan Li, primer autor del estudio y exinvestigador postdoctoral en Caltech, quien actualmente es profesor adjunto en la Universidad de Houston. "Logramos instalar nuestro sistema en un cable de fibra de 100 kilómetros de longitud en tan solo 10 días tras una importante intrusión de magma el 10 de noviembre de 2023. Aproximadamente un mes después, registramos la primera erupción con nuestro sistema. Esta fue una importante colaboración internacional con impacto real".
El sistema DAS funciona apuntando láseres a cables subterráneos de fibra óptica sin uso (como los que proporcionan internet). A medida que las vibraciones pasan por el cable, ya sean causadas por un terremoto o por el ruido del tráfico, la luz láser experimenta un cambio de fase. La medición de este cambio de fase proporciona a los investigadores información sobre las ondas que pasan, lo que equivale a una línea de miles de sensores sísmicos convencionales.
La actividad volcánica también causa deformaciones subterráneas: el suelo se estira y se comprime a medida que el magma asciende desde cámaras subterráneas poco profundas, donde a veces acumula suficiente presión para erupcionar a la superficie a través de grietas llamadas diques. DAS puede medir con precisión el movimiento subterráneo en milímetros en tiempo real, con una resolución mucho mayor que la del GPS o las imágenes satelitales.
Durante el año que duró el estudio, DAS recopiló datos sobre la actividad volcánica subterránea, monitoreando en tiempo real cómo se expande la Tierra a medida que el magma se desplaza. A partir de estos datos, el equipo desarrolló un sistema preliminar de alerta temprana que avisaba al público con entre 30 minutos y varias horas de antelación a una erupción, dependiendo de la naturaleza de la intrusión de magma.
La sismóloga Vala Hjörleifsdóttir, de la Universidad de Reikiavik y coautora del estudio, había estado trabajando en Islandia para diseñar un método de alerta temprana de erupciones. En particular, un foco de erupción activo cerca de la ciudad de Grindavik representaba una amenaza para sus miles de habitantes. Cuando el equipo de Caltech instaló los sensores DAS, Hjörleifsdóttir colaboró con ellos para identificar señales en los datos que indicaban la inminente erupción.
"Un día, en agosto de 2024, estábamos en una reunión de grupo en Caltech y mi teléfono empezó a sonar con la alerta temprana", dice Li. "Veintiséis minutos después, Vala nos envió un correo electrónico informándonos de que la erupción había ocurrido y que habían emitido una alerta de evacuación".
"Este es el sistema volcánico más activo de Islandia", afirma Zhan. "Además de la necesidad de proporcionar alertas anticipadas antes de una erupción , el proyecto es científicamente interesante porque observamos más eventos de intrusión de magma allí de lo que pensábamos originalmente, eventos que no llegan a la superficie".
Hay mucho trabajo por hacer, y cada volcán es diferente, pero DAS nos brinda una nueva capacidad para ver cosas que antes no podíamos ver. Nuestro proyecto también es un gran ejemplo del poder de la colaboración internacional.
Referencia
Jiaxuan Li et al, Minute-scale dynamics of recurrent dike intrusions in Iceland with fiber-optic geodesy, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adu0225
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu0225