La erupción de Tonga provocó la asombrosa cantidad de 2600 relámpagos por minuto

La enorme erupción generó cientos de veces más energía que una bomba atómica y el rayo más extremo jamás registrado. ¿Cómo ocurrió?

Por Elizabeth Anne Brown
Publicado 30 jun 2023, 11:54 GMT-3
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Un relámpago ilumina el cielo sobre el río Platte de Nebraska. La erupción volcánica Hunga de 2022 creó el evento de rayos más intenso en el registro científico, generando 2600 rayos por minuto en su punto máximo. Eso es más del doble del récord anterior: una tormenta eléctrica de 1999 en el sureste de los EE. UU., cuando la NASA contó 993 destellos por minuto.

Fotografía de Randy Olson Nat Geo Image Collection

Con cientos de veces más poder que una bomba atómica, el volcán Hunga provocó la exhibición de actividad eléctrica más intensa jamás registrada.

Después de semanas de quejas y cenizas, la caldera submarina cerca del pequeño Reino de Tonga alcanzó un punto álgido inesperado el 15 de enero de 2022 . En la erupción volcánica más grande del mundo en más de cien años, el volcán Hunga arrojó 2.3 millas cúbicas (3700 Km) de roca fundida y vaporizó 146 teragramos de agua, lo suficiente para llenar 58 000 piscinas olímpicas.

El penacho resultante, una nube en forma de hongo de gases volcánicos, fragmentos de magma llamados tefra y agua de mar vaporizada, se elevó a 36 millas (57 936 Km) de altura , aproximadamente a la mitad del camino hacia el espacio.

Pero, ¿qué es lo que realmente inquietó a los vulcanólogos? Las lecturas iniciales mostraron un enorme anillo de rayos que se expandía desde el epicentro de la erupción a unas 180 millas ( 289.682 Km) por hora

Los relámpagos volcánicos están bien documentados, incluso Plinio el Joven los menciona en su relato de la erupción del Monte Vesubio en el 79 d.C.

Pero "no creo que ninguno de nosotros realmente esperara ver una rosquilla de descargas eléctricas de 280 kilómetros de diámetro", dice Alexa Van Eaton , vulcanóloga física del Servicio Geológico de los Estados Unidos y autora principal de un nuevo artículo sobre el Hunga.

La investigación de Van Eaton, publicada este mes en la revista Geophysical Research, muestra que la erupción creó el evento de rayos más intenso en el registro científico, generando la asombrosa cantidad de 2600 rayos por minuto en su punto máximo. Eso es más del doble del récord anterior: una tormenta eléctrica de 1999 en el sureste de los EE. UU., cuando la NASA contó 993 destellos por minuto.

Y después de combinar datos de varios sistemas de monitoreo remoto, ella y su equipo creen que han reconstruido cómo sucedió: las partículas de penacho que navegaban por una "ola de gravedad" volcánica crearon la tormenta perfecta para un rayo que estableció un récord.

Las sorprendentes características de la erupción de Tonga

Dado que muy pocos de los volcanes activos del mundo se monitorean directamente, los vulcanólogos aprovechan otras redes de monitoreo para obtener información sobre las erupciones en curso, según Corrado Cimarelli , vulcanólogo de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich en Alemania.

Afortunadamente, un satélite meteorológico estadounidense capturó accidentalmente una vista de pájaro de la erupción de Hunga, lo que les permitió mapear el desarrollo de la columna. Pero el sistema de detección de rayos a bordo del satélite solo detectó destellos ocasionales. Para que Van Eaton pueda mapear el anillo de rayos, necesitaría sintonizar la radio. 

El trueno no es el único sonido que hace un relámpago. Cuando los relámpagos atraviesan el cielo, "a veces los ves pulsar, los ves parpadear un par de veces", cuenta Van Eaton.

Ese pulso son electrones que se mueven a través de un canal de plasma, creando una poderosa señal electromagnética que se manifiesta como luz visible, el destello brillante, y ondas de radio fuera del rango del oído humano que se puede detectar a miles de kilómetros de distancia.

Tres redes terrestres de detección de rayos captaron las ondas de radio de la erupción de Hunga y, al combinar meticulosamente sus datos, Van Eaton y su equipo pudieron trazar la ubicación, la intensidad y el momento de más de 200 000 rayos.

La cuenta final, que Van Eaton confía en que es una subestimación, registró una tasa de alrededor de 2600 destellos por minuto en el punto más alto de la intensidad del anillo. Ese es un número realmente asombroso, según Eric Bruning , profesor asociado de ciencias atmosféricas en la Universidad Tecnológica de Texas y que no participó en el estudio.

Durante las erupciones volcánicas (arriba, el volcán Eyjafjallajokull de Islandia) las partículas de ceniza que chocan crean inmensos niveles de electricidad, liberados como relámpagos volcánicos.

Fotografía de Sigurdur Stefnisson

Una tormenta eléctrica promedio de gama baja puede tener un relámpago cada minuto”, señala Bruning. “En las grandes tormentas eléctricas de supercélulas, del tipo que forman los tornados, tendrán velocidades de destello de cientos por minuto. (La tasa de relámpagos en la erupción de Hunga) es un orden de magnitud mayor”. 

Los datos de ubicación le dan al evento Hunga otro superlativo: se registraron relámpagos millas más altas de lo que jamás se pensó posible, lo que los investigadores atribuyen a las copiosas cantidades de agua de mar caliente inyectada en la atmósfera.

Surfeando una ola de gravedad

Otra característica inusual de la erupción de Hunga son las ondas de gravedad, que ocurren cuando un desencadenante, como una columna volcánica, compuesta de gases volcánicos extremadamente calientes, cenizas y agua vaporizada, empuja el aire hacia arriba o hacia abajo.

Estas olas pueden ser más flotantes que la atmósfera circundante, lo que crea distintas capas, como el aceite y el agua.

Mientras que un objeto caería directamente hacia abajo después de alcanzar su altura máxima, en este caso la pluma queda atrapada sobre la capa de atmósfera normal, lo que significa que, a medida que cae, la gravedad empuja la pluma hacia afuera horizontalmente, creando ondas como en un estanque.

Al “surfear” la ola de gravedad hay trozos de tefra y agua de mar vaporizada. A medida que el vapor de agua se eleva hacia la atmósfera, se enfría rápidamente, formando cristales de hielo y pequeñas bolitas de granizo llamado granizo. Los trozos de hielo acumulan estática a medida que se raspan entre sí, formando lo que son esencialmente "puntos sumergidos" cargados eléctricamente, explica Bruning.

Este proceso de "carga de hielo" también es la forma en que se forman los rayos durante una tormenta eléctrica normal; Las erupciones volcánicas agregan el condimento especial de "carga de silicato", ya que la tefra genera su propia carga a través de un proceso similar. 

Video: ¿Por qué se forman los volcanes?
Los volcanes son tan peligrosos como majestuosos. Más de 50 erupciones hacen temblar nuestro planeta cada año. Este video te ayudará a comprender qué causa que los volcanes se formen y erupcionen, y muestra dónde es más probable que se encuentren.

Van Eaton y su equipo argumentan que el borde de ataque de una onda de gravedad estaría hecho a la medida para generar rayos. El borde afilado de la ola puede separar las partículas por tamaño, lo que hace que las cenizas y los diminutos cristales de hielo se desplacen hacia arriba mientras que las partículas más densas, como el graupel o la tefra, se deslizan hacia abajo, como los surfistas en una ola. Eso ayuda a formar distintas áreas de carga, preparando el escenario para que los rayos corrijan el desequilibrio.

Bruning dice que los autores del estudio han encontrado una "explicación física convincente" para un fenómeno misterioso que dejó a los vulcanólogos y meteorólogos pensando.

Pero todavía hay misterios en abundancia. Como señala Van Eaton, hay un punto en el que el anillo de rayos parece disiparse y luego el agujero de la rosquilla se vuelve a llenar  con miles de destellos. 

“No tenemos ninguna respuesta” para el período sin cobertura, dice Van Eaton. “Eso va a ser probablemente cinco doctorados en el futuro”.

¿Por qué preocuparse por los rayos volcánicos? 

Los investigadores dicen que el seguimiento de los rayos volcánicos podría ser una herramienta importante para las erupciones "inmediatas", con implicaciones que podrían salvar vidas.

Durante la actividad volcánica, esa gruesa columna hace imposible que los satélites vean si una erupción ha seguido su curso o si aún están emergiendo nuevos chorros de lava. Pero a medida que los científicos aprenden más sobre cómo se forman los rayos volcánicos, pueden usar datos en tiempo real para guiar las evacuaciones y las decisiones de salud pública, dice Cimarelli. “La velocidad de los relámpagos en realidad puede decirle si sale un nuevo avión”. 

La ceniza volcánica es peligrosa para las aeronaves y las comunidades a favor del viento, agrega Van Eaton.

“Cualquier herramienta que podamos utilizar para la detección temprana, para la caracterización rápida de lo que está sucediendo, podría afectar el espacio aéreo y las personas”.

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