Fuerzas de Cizallamiento Desencadenan Nucleación de Burbujas en Magma Volcánico, Complementando la Caída de Presión

Durante décadas, el consenso científico en vulcanología sostuvo que la formación de burbujas de gas que impulsan las erupciones volcánicas se originaba exclusivamente por la disminución de la presión conforme el magma ascendía a través de la corteza terrestre, un proceso análogo al descorche de una botella de champán. Sin embargo, una investigación clave publicada en la revista Science en 2025, liderada por un equipo internacional que incluye a expertos de la ETH Zurich, ha revelado una dinámica interna más compleja en los conductos volcánicos.

Este estudio fundamental se centró en el papel de las fuerzas de cizallamiento, generadas por el movimiento diferencial del magma dentro de los conductos, particularmente cerca de las paredes donde la fricción es máxima. Los científicos simularon estas condiciones utilizando un polímero fundido presurizado y saturado con dióxido de carbono (CO2) para emular las propiedades reológicas del magma. Al aplicar un esfuerzo cortante controlado, observaron la nucleación espontánea de burbujas en regiones sometidas a alto estrés mecánico, incluso sin un cambio ambiental significativo en la presión.

El hallazgo introduce un mecanismo de nucleación adicional, denominado nucleación inducida por cizallamiento, que complementa el proceso de descompresión conocido. Los investigadores, entre ellos Olivier Bachmann y Olivier Roche de la ETH Zurich, demostraron que el flujo diferencial del magma —que se mueve a distintas velocidades entre el centro y las paredes del conducto— actúa como un proceso de amasado que facilita la aparición de estas burbujas.

Un detalle crítico que surge de este trabajo es la relación inversa entre la concentración de gas disuelto y el umbral de cizallamiento necesario para iniciar la formación de burbujas: cuanto mayor es la concentración de gas volátil, menor es la tensión de cizalla requerida. Esta susceptibilidad aumentada en magmas ricos en volátiles tiene implicaciones profundas, ya que puede explicar por qué ciertas composiciones magmáticas, viscosas y cargadas de gas, a veces resultan en erupciones efusivas y tranquilas, como flujos de lava, en lugar de explosiones catastróficas.

Este mecanismo de desgasificación temprana inducida por cizalla permite una liberación progresiva del gas antes de que el magma alcance zonas críticas de descompresión ambiental, moderando así el potencial explosivo y reduciendo la acumulación de presión interna. Este fenómeno ayuda a resolver el enigma de volcanes como el Monte Santa Helena o Quizapu, que han presentado flujos de lava lentos a pesar de contener magma con potencial explosivo.

Además, este nuevo entendimiento obliga a reevaluar la interpretación de los registros geológicos históricos. Las estimaciones previas sobre las tasas de ascenso del magma, basadas en la textura de las burbujas atrapadas en las rocas, podrían estar sobreestimadas si la nucleación inducida por cizallamiento ha sido un factor significativo. La incorporación explícita de la dinámica de cizalla en los modelos vulcanológicos es fundamental para refinar los mapas de peligrosidad y mejorar la capacidad de pronóstico de los sistemas de alerta temprana, subrayando que gran parte de la definición del comportamiento eruptivo se establece durante el tránsito ascendente del magma por el conducto.