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Travesía por los volcanes
del sistema solar
David Tovar Rodríguez, Santiago Vargas Domínguez
Fuente: http://www.goodwp.com/nature/30605-stars-shooting-stars-universe-night-mountainssky-space-meteor-shower-night-volcano.html
Composición: Autores
Travesía por los volcanes del sistema solar
Si puedes oírlo, es bastante activo…
Robert Gross
David
Tovar Rodríguez
Geólogo, estudiante de
maestría en Geología
Planetaria en la Universidad
de Minnesota, Minneapolis,
Estados Unidos
[email protected]
Santiago Vargas
Domínguez
Ph. D. Docente investigador
del Observatorio
Astronómico de la
Universidad Nacional de
Colombia
[email protected]
Nuestra comprensión acerca de cómo funciona la naturaleza, de
qué está constituida y cómo evoluciona a lo largo del tiempo y del
espacio debe considerarse como uno de los más grandes logros
de nuestra especie. Sin ir más lejos, aunque más adelante lo haremos, ya que exploraremos varios cuerpos del sistema solar, en
los últimos siglos nuestra visión de algunos de los fenómenos más
asombrosos y a la vez peligrosos del planeta Tierra, ha cambiado
drásticamente. Desde terremotos, pasando por deslizamientos,
inundaciones y tsunamis, hasta erupciones volcánicas, nos hemos dado cuenta de que nuestro planeta estuvo, está y estará
cambiando permanentemente. En este artículo nos centraremos
en la actividad volcánica para hacer referencia no solo al proceso
eruptivo (vulcanismo), sino también a los volcanes (geoformas)
que están estrechamente ligados a este proceso. Aunque existe
multitud de definiciones de la palabra volcán, en simples palabras se puede definir como aquella geoforma que se caracteriza
por erupcionar hacia la superficie roca fundida proveniente del
interior de un planeta o luna. Los volcanes, de manera muy general, pueden estar constituidos por un “edificio” que alberga en
su interior un conducto denominado “chimenea” que permite el
ascenso del magma desde el manto hasta la superficie. Una vez
en la superficie, al magma se le denomina lava, y su viscosidad
depende principalmente de su temperatura y composición.
Los volcanes terrestres tienen diversas formas y tamaños, que están estrechamente ligados a la composición de sus respectivos magmas, tipos de erupción y ambientes tectónicos; en otras palabras, en
nuestro planeta los volcanes se comportan de diversas maneras, dependiendo de su ubicación geológica,
mas no geográfica (figura 1). Pocos volcanes son producto del ascenso del magma desde el núcleo
externo líquido, hacia la superficie, conocidos como puntos calientes (como los de Hawái, Yellowstone
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Figura 1. a. Parte superior izquierda: volcán Sakurajima (Japón); b. Parte superior derecha: volcán Kilauea (EE. UU); c. Parte inferior izquierda: volcán Karymsky (Rusia); d. Parte inferior derecha:
volcán Tungurahua (Ecuador)
Fuente: United States Geological Survey (USGS) / Hawaiian Volcano Observatory (USGS-HVO) / Observatorio Volcán Tungurahua (OVT) / Martin Rietze
y las islas Galápagos, por mencionar algunos), si se comparan
con la mayoría, generados en los límites de placas, ya sea en
zonas de subducción (regiones donde la corteza oceánica, densa y antigua, se introduce por debajo de la corteza continental,
joven y de menor densidad) o en zonas de expansión del suelo
oceánico (ridges oceánicos). En escalas de tiempo geológicas,
las erupciones volcánicas, junto con la tectónica de placas, han
sido uno de los procesos más relevantes que han contribuido a
la transformación de nuestro planeta, pues crean nuevos suelos,
aportan nutrientes y minerales que posteriormente son absorbidos por las plantas, y son recicladores del carbón depositado
en el fondo de los mares. Sin embargo, uno de sus aportes más
importantes es el de actuar como válvulas de escape para mantener un equilibrio entre las fuerzas internas de la Tierra.
Pero entonces ¿qué se necesita para que se produzca vulcanismo? Hay dos requisitos básicos: primero, contar con una fuente
térmica que funda el material que posteriormente va a ser expulsado, y segundo, que exista material para fundir. Actualmente
se tiene un registro aproximado de 1.500 volcanes activos en
nuestro planeta, de los que vale la pena resaltar al volcán Mauna
Loa en Hawái, Estados Unidos, clasificado como el de mayor tamaño, con un volumen de aproximadamente 80.000 kilómetros
cúbicos; el volcán Ojos del Salado, localizado entre Argentina y
Chile, catalogado como el más alto (teniendo como referencia al
nivel del mar), con una altura de 6.892 metros. En nuestro país
contamos con varios volcanes activos e inactivos, entre los que
se destacan el volcán Galeras, en Nariño, el volcán Nevado del
Ruiz, cuya erupción en 1985 cubrió casi por completo la ciudad
de Armero, Tolima, y dejó un saldo de aproximadamente 25.000
víctimas, el volcán Cerro Machín y el volcán Azufral, entre otros.
VOLCANES FUERA DE ESTE MUNDO…
¡LITERALMENTE HABLANDO!
La exploración espacial le ha permitido a nuestra especie enviar
misiones a varios sitios del sistema solar, como Venus, Marte,
Júpiter y Plutón (que, por cierto, el 14 de julio del presente año
será visitado por la misión New Horizons, de la NASA), y descubrir que casi todos los cuerpos rocosos —lunas y planetas—
presentan actividad volcánica, o alguna vez la tuvieron. Un ejemplo claro de antigua actividad volcánica es el caso de nuestro
satélite natural, la Luna. Cuando en 1969 la misión Apolo 11, de
la NASA, alunizó, y por primera vez un humano se posó en su superficie, lo hizo sobre flujos de lava en el Mar de la Tranquilidad.
Estos “mares”, observados por Galileo Galilei en 1610 por medio
del telescopio, no son más que flujos de lava basáltica (rocas
volcánicas con poco contenido de cuarzo y con por lo menos
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Figura 2. Fotografía del monte Olimpo, en Marte. La imagen es un mosaico armado a partir de fotografías tomadas por el Viking 1 y técnicas de procesamiento digital.
Fuente: NASA/Goddard Space Flight Center
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importante debate sobre pruebas concluyentes que demuestren
la presencia de volcanes activos en ese planeta.
Figura 3. Erupción de Pele Patera captada por la misión Voyager 1 en 1979. La columna de
piroclastos alcanza los 300 kilómetros de altura. Una vez el material cae por acción del campo
gravitacional de Io, este cubre un área ligeramente mayor a la de Colombia y Ecuador juntos.
Fuente: NASA/JPL/USGS
65% de feldespato-plagioclasa) que cubren gran parte del lado
cercano de la Luna, y que se caracterizan por no presentar ni el
mínimo rastro de agua, molécula que casi siempre está presente
en lavas terrestres. Estas propiedades, estudiadas por primera
vez gracias a las muestras que trajeron los astronautas del programa Apolo, nos han permitido entender la vital importancia de
la evolución del satélite natural de la Tierra.
En este recorrido por los volcanes del sistema solar nos encontramos con un planeta cuya densidad, volumen, campo
gravitacional, composición y régimen térmico son muy similares
a los del nuestro; nos referimos al planeta Venus. John Guest,
miembro del equipo de la misión Magallanes, cuando le preguntaron sobre los resultados obtenidos por dicha misión, dijo:
“Venus es un paraíso para los vulcanólogos, pero una pesadilla
para los geólogos estructurales”. Este planeta es considerado el
“hermano gemelo” de la Tierra, pero en realidad dista mucho de
serlo. Venus tiene una atmósfera 90 veces más densa que la atmósfera terrestre, y está compuesta principalmente por dióxido
de carbono; esto significa que estar en la superficie de Venus
sería equivalente a estar aproximadamente a un kilómetro de
profundidad bajo el mar, en la Tierra. Además, las altas temperaturas en su superficie (aproximadamente 470 ºC), producto del
efecto invernadero, hacen de este planeta un verdadero infierno. Pero ¿dónde están los volcanes? Pues bien, a pesar de no
poder observar su superficie directamente, debido a su densa
atmósfera, observaciones en la frecuencia de radio hechas por
la misión Magallanes en la década de los noventa revelaron que
tanto cráteres de impacto como volcanes están distribuidos globalmente. Existen 1.194 centros volcánicos identificados cuyo
diámetro excede los 20 kilómetros, y 167 volcanes con diámetro
mayor a 100 kilómetros. Según información de la sonda Venus
Express, de la Agencia Espacial Europea (ESA), que orbitó el planeta hasta enero de 2015, las concentraciones de dióxido de
azufre en la atmósfera están presentando grandes variaciones,
cuya causa podría ser la actividad volcánica actual. Aún hay un
Continuando nuestro recorrido, el siguiente destino es el planeta
Marte, que pese a tener menor masa, ser más pequeño que la
Tierra y no presentar placas tectónicas, preserva en su superficie uno de los paisajes volcánicos más llamativos del sistema
solar. Marte, por tener menos masa que la Tierra, y por consiguiente, un campo gravitacional menor, facilitó la acumulación
de lava que posteriormente se convertiría en inmensos edificios
volcánicos. Esto, sumado a la ausencia de placas tectónicas,
permite que la fuente que provee magma desde el interior del
planeta hacia la superficie alimente al edificio volcánico por largos períodos de tiempo, que en términos geológicos equivaldría
a rangos que van de tan solo unos cuantos millones de años
a decenas de millones de años, lo que da lugar a que dicho
edificio crezca de manera descomunal, en comparación con sus
equivalentes terrestres. El monte Olimpo (Olympus Mons, según
la designación oficial de la Unión Astronómica Internacional), con
sus casi 25 kilómetros de altura, es, de hecho, el volcán más
alto de todo nuestro vecindario —unas tres veces el tamaño del
monte Everest en la Tierra— (figura 2). Con casi 600 kilómetros
de diámetro, es tan extenso como viajar de Bogotá a Pasto en
línea recta. Respecto a los volcanes marcianos, dos observaciones generales pueden ser abordadas antes de entrar a describir
pequeños detalles:
1. A gran escala, los volcanes de Marte son geomorfológicamente similares a los terrestres (aunque con diferentes escalas de tamaño), lo que indica a los geólogos planetarios
que los procesos eruptivos de Marte no fueron diferentes
a los de los estilos y procesos volcánicos de la Tierra. Esta
inferencia nos permite establecer, con alto grado de confianza, ciertas suposiciones que nos sirven como punto de
partida para entender la evolución de los volcanes marcianos, basándonos en la volcanología tradicional; y
2. Los volcanes marcianos se encuentran localizados en terrenos con varias edades relativas, lo cual indica que el
vulcanismo jugó un papel fundamental en los procesos
geológicos marcianos a lo largo de la historia.
Pero no solo existen volcanes en los planetas rocosos del sistema solar. Nuestro viaje continúa hacia el que es considerado el
cuerpo con mayor actividad volcánica de todo el sistema solar,
Io, la luna galileana más interior de Júpiter. Allí la actividad volcánica y las geoformas de los edificios volcánicos son de un nivel
jamás antes visto en otro planeta o luna de nuestro vecindario. En términos coloquiales, ¡es el Hulk de los Avengers! Varios
avistamientos hechos desde observatorios terrestres (principalmente en el infrarrojo) revelaron una concentración muy alta
de azufre que de inmediato se atribuyó a la reciente actividad
volcánica. No fue sino hasta la llegada de la misión Voyager 1 a
Júpiter, en 1979, que se pudo confirmar la sospecha de vulcanismo activo en Io. El Voyager 1 logró una de las imágenes más
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otro hemisferio es liso y sin presencia considerable de cráteres,
evidencia de una actividad geológica reciente.
Corte transversal generalizado de una estructura tipo estrato volcán.
Cráter
Lava / Magma
Cono
Cono secundario
Lava endurecida
Chimenea
Corteza
Cámara magmática
Crédito: Josefa Ortiz
impresionantes en la historia de la exploración espacial, al registrar una columna eruptiva de más de 300 kilómetros de altura;
para contextualizar al lector, la altura aproximada a la cual orbita
la Estación Espacial Internacional (ISS por sus siglas en inglés)
sobre la superficie terrestre, es de 400 kilómetros. ¡Wow! (figura
3). ¡Pero eso no es todo! A diferencia de sus símiles volcánicos,
cuyas erupciones son producidas por procesos endógenos, es
decir, por actividad interna del planeta exclusivamente, en Io la
actividad volcánica se debe a efectos de marea producidos por
el planeta Júpiter y la resonancia orbital con sus vecinas, las
lunas Europa, Ganímedes y Calisto, que básicamente “exprimen”
a Io. Por lo tanto, procesos tanto exógenos (producidos por las
fuerzas de marea) como endógenos (calentamiento del interior
por fricción mareal consecuencia de las fuerzas de marea) controlan la actividad volcánica de esta luna, que tiene un tamaño
muy similar al de nuestra Luna. En el polo norte se encuentra
localizado el más extenso volcán de Io, Tvashtar Patera, que con
un diámetro de 306 kilómetros, es comparable, geomorfológicamente hablando, a la caldera Toba, en Indonesia, cuyo diámetro
es de 100 kilómetros.
Finalmente, nuestro viaje culmina en uno de los cuerpos más
intrigantes y prometedores para los geólogos planetarios, astrobiólogos y astrónomos: la luna Encélado del planeta Saturno.
Esta luna, que en tamaño es mucho más pequeña que la nuestra
—tan solo 250 kilómetros de radio—, se caracteriza por tener
medio hemisferio completamente cubierto de cráteres, lo cual
indica una superficie inalterada por procesos geológicos activos
recientes y con edades relativas muy antiguas, mientras que su
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En los últimos años se ha acuñado el término criovulcanismo,
que designa el proceso por el cual se presenta erupción de agua
en estado líquido o gaseoso, u otro tipo de elementos volátiles,
que se congelarían en la superficie de esa luna, una vez expulsados y depositados sobre ella; este proceso es más parecido
al de géiseres que al de erupciones volcánicas propiamente
dichas. En el 2005, la nave Cassini pudo observar con gran
detalle la superficie de Encélado e identificar chorros de partículas congeladas en la zona polar al sur del satélite. Se pudieron
identificar, además, vapor de agua y pequeñas cantidades de
metano, nitrógeno y dióxido de carbono en el momento en que
eran expulsados por criovolcanes activos. Encélado presenta lo
que parece ser agua superficial que fluye a lo largo de unos
lineamientos denominados “rayas de tigre”. Para los astrobiólogos este escenario tiene un potencial enorme, ya que la vida, tal
y como la conocemos en nuestro planeta, puede sostenerse con
la condición de que haya agua líquida y una fuente de calor; en
Encélado tenemos ambas, así que las posibilidades de encontrar
algún tipo de vida son grandes (figura 4).
Finalmente regresamos a nuestro planeta y a nuestro país, para
destacar la labor realizada en los últimos años por el equipo
encabezado por la doctora María Luisa Monsalve y su equipo de
trabajo, del que forma parte el geólogo Jesús Bernardo Rueda
(que al igual que los autores del presente artículo, es investigador del Grupo de Ciencias Planetarias y Astrobiología, Titán) en
el descubrimiento de un nuevo volcán en nuestro país, bautizado
como El Escondido, en la zona selvática del corregimiento de
Florencia, en Samaná (Caldas). En el caso de este volcán, las
evidencias apuntan a que posiblemente esté inactivo, aunque
se cree que erupciones pasadas (hace unos 30.000 años) cubrieron parte del territorio nacional, en especial de Antioquía y
Caldas.
El apasionante mundo de la vulcanología planetaria nos ha mostrado cómo los cuerpos rocosos del sistema solar, a pesar de
parecer calmados y apacibles, pueden presentar gran actividad
global dominada por volcanes. ¡Qué gran época para estar vivo
y ser parte de esta emocionante aventura del conocimiento! •
REFERENCIAS
[1] Sigurdsson H, Houghton B, McNutt S, Rymer H, Stix J. Encyclopedia of volcanoes. San Diego: Academic Press, 1999.
[2] Davies AG. Volcanism on Io: A Comparison with Earth: Cambridge: Cambridge University Press; 2014.
[3] SW Bougher, DM Hunten, RJ Phillips. Venus II - Geology,
geophysics, atmosphere, and solar wind environment. Space
Science Reviews 1998; 85(3-4): 550-551.
Figura 4. Imagen de Encélado, luna de Saturno, en la que se aprecia con gran detalle la compleja estructura de su superficie, con un gran número de fracturas (arriba), y detalle de los chorros de
hielo o géiseres en su superficie (abajo), fotografiados por la nave Cassini a su paso por este satélite de Saturno en el 2009.
Fuente: NASA/JPL/SSI
Universidad de los Andes, Facultad de Ciencias 87