Per què l'explosió del volcà de Tonga ha estat tan gran?

El Regne de Tonga no sol atraure l'atenció mundial, però l'erupció violenta d'un volcà submarí d'aquest dissabte ha sacsejat, literalment, mig món.

El volcà no sol ser gaire cridaner. Consta de dues petites illes deshabitades, Hunga-Ha'apai i Hunga-Tonga, que treuen el cap a uns 100 metres sobre el nivell de la mar a 65 quilòmetres al nord de Nuku'alofa, la capital de Tonga. Però sota les ones s'amaga un volcà enorme, d'uns 1.800 m d'alçària i 20 quilòmetres d'amplada.

El volcà Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai ha entrat en erupció regularment aquestes darreres dècades.

Durant les erupcions del 2009 i del 2014-2015, dolls calents de magma i vapor van esclatar dins la mar. Però van ser erupcions petites, i s'hi veuen encara més respecte de la d'enguany.

La nostra investigació sobre les erupcions anteriors suggereix que aquesta és una de les explosions en massa que el volcà és capaç de tenir aproximadament cada mil anys.

Per què les erupcions del volcà són tan explosives si l'aigua de la mar hauria de refredar el magma?

Si el magma puja a la mar lentament, fins i tot a temperatures d'uns 1.200℃, es forma una pel·lícula fina de vapor entre el magma i l'aigua. Això origina una capa d'aïllament que permet que la superfície exterior del magma es refredi.

Però aquest procés no funciona quan el magma surt del terra ple de gas volcànic. Quan el magma entra ràpidament a l'aigua, les capes de vapor es trenquen de pressa i posen el magma calent en contacte directe amb l'aigua freda.

Els investigadors de volcans ho anomenen interacció combustible-refrigerant i és semblant a les explosions químiques armamentístiques. Les explosions extremadament violentes esquincen el magma. Comença una reacció en cadena, amb fragments nous de magma que exposen a l'aigua noves superfícies interiors calentes, les explosions es repeteixen i finalment llancen partícules volcàniques i causen explosions amb velocitats supersòniques.

Dues escales d'erupcions a Hunga

L'erupció del 2014-2015 va crear un sol con volcànic unint les dues antigues illes Hunga, i en va crear una d'uns cinc quilòmetres de llargada. La vam visitar el 2016 i vam descobrir que aquestes erupcions no eren res més que prèvies.

Quan vam cartografiar el fons marí, vam descobrir una caldera oculta a 150 metres sota el nivell de la mar.

La caldera és una depressió amb forma de cràter d'uns cinc quilòmetres de diàmetre. Les erupcions petites –com ara les del 2009 i del 2014-2015– s'originen principalment a la vora de la caldera, però les molt grans provenen de la caldera mateixa. Aquestes erupcions són tan grans que la part superior del magma en erupció s'ensorra cap a dins i la fa més profunda.

Quan observem la química de les erupcions passades, veiem que les petites erupcions són el sistema de magma que es recarrega lentament per preparar-se per a una de gran.

Vam trobar proves de dues erupcions enormes de la caldera d'Hunga als dipòsits de les antigues illes. Les vam comparar químicament amb els de cendra volcànica de l'illa habitada més gran, Tongatapu, a seixanta-cinc quilòmetres de distància, i després vam fer servir les dades de radiocarboni per demostrar que les grans erupcions de la caldera passen aproximadament cada mil anys, la darrera l'any 1100.

Amb aquest coneixement, l'erupció de dissabte sembla haver passat just en la data prevista per a una gran explosió.

Què podem esperar que passi ara?

Encara som enmig d'aquesta seqüència eruptiva i molts aspectes encara no són clars, en part perquè l'illa roman enfosquida pels núvols de cendra.

Les dues erupcions anteriors, del 20 de desembre de 2021 i del 13 de gener de 2022, van ser de mida moderada. Van originar núvols de 17 quilòmetres d'altura i van afegir noves terres a l'illa combinada originada en l'erupció del 2014-2015.

L'última erupció ha estat molt més violenta. El núvol de cendra té uns 20 quilòmetres d'altura. La cosa més destacable és que es va estendre gairebé concèntricament a una distància d'uns 130 quilòmetres del volcà i va arribar a tenir 260 quilòmetres de diàmetre abans no fos distorsionat pel vent.

Això mostra una enorme potència explosiva, que no es pot explicar únicament per la interacció magma-aigua. En canvi, demostra que han sortit de la caldera grans quantitats de magma fresc i carregat de gas.

L'erupció també va originar un tsunami a tot Tonga i a les veïnes Fiji i Samoa. Les ones van travessar molts milers de quilòmetres, es van veure a l'espai i es van registrar a Nova Zelanda, a uns 2.000 quilòmetres de distància. Poc després de l'erupció, el cel es va enfosquir a Tongatapu i va començar a caure cendra.

Tots aquests signes suggereixen que la gran caldera d'Hunga s'ha despertat. Els tsunamis són originats per ones sísmiques atmosfèriques i oceàniques acoblades durant una explosió, però també són fàcilment causats per despreniments submarins i col·lapses de la caldera.

No és clar si això és el clímax de l'erupció. Ha estat un alliberament important de pressió de magma, que pot assentar el sistema.

Ara, hi ha una advertència als dipòsits geològics de les anteriors erupcions del volcà. Aquestes seqüències complexes mostren que cada episodi d'erupció de la caldera de cada mil anys va implicar moltes erupcions explosives separades.

Per tant, el volcà Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai podria tenir una gran activitat volcànica durant unes quantes setmanes o, fins i tot, anys.

Pel bé del poble de Tonga, espero que no sigui així.

Shane Cronin és professora de ciències de la terra de la Universitat d'Auckland. Aquest article ha estat publicat originalment a The Conversation.