Más de 200 000 rayos, que se muestran como puntos azules, ocurrieron durante la erupción del volcán Hunga en Tonga el 15 de enero de 2022. Un nuevo análisis de la intensidad de los rayos de la erupción reveló que la tormenta volcánica fue la más intensa registrada y proporcionó nuevos conocimientos sobre la progresión de la erupción. Crédito: Van Eaton et al. (2023), Cartas de investigación geofísica, doi: 10.1029/2022GL102341

La erupción produjo 2.600 destellos por minuto a máxima intensidad. Los científicos usaron el rayo para mirar dentro de la nube de ceniza, revelando nuevos detalles de la línea de tiempo de la erupción.

• La erupción del 15 de enero duró al menos 11 horas, varias horas más de lo que se sabía anteriormente.
• El penacho produjo los rayos de mayor altitud jamás medidos, de 20 a 30 kilómetros (12 a 19 millas) sobre el nivel del mar.
• Un rayo ‘surfeó’ olas gigantes que ondearon a través de la columna volcánica
• Los datos de rayos revelan fases de erupción previamente desconocidas, informan el monitoreo futuro de los peligros volcánicos

La erupción del volcán Hunga en Tonga el 15 de enero de 2022 sigue batiendo récords. Según un nuevo estudio, la erupción creó una tormenta «sobrealimentada» que produjo los rayos más intensos registrados. Hubo casi 200.000 rayos en la columna volcánica durante la erupción, lo que equivale a más de 2.600 destellos por minuto, encontraron los investigadores.

Cuando el volcán submarino entró en erupción en el Océano Pacífico Sur, generó una nube de ceniza, agua y gas magmático de al menos 58 kilómetros (36 millas) de altura. El penacho imponente proporcionó a los científicos información útil sobre la escala de la erupción, pero también oscureció la apertura de la vista del satélite, lo que dificulta el seguimiento de los cambios en la erupción a medida que avanzaba.

Mapas de pluma volcánica y desarrollo de relámpagos al 15 de enero de 2022, con horas mostradas en UTC. La escala de grises proporciona alturas de nubes estereoscópicas, los puntos azules muestran los rayos detectados por las redes de radiofrecuencia terrestres en el próximo minuto y la escala de color púrpura-amarillo muestra los rayos detectados ópticamente por el sensor GLM.

indica fotogramas con rayos detectados ópticamente. Se producen al menos cuatro rayos distintos entre las 04:16 y las 05:51, seguidos de una llamarada final entre las 08:38 y las 08:48. El anillo inicial y más prominente (visible en los primeros cuatro fotogramas) se concentra en la punta de una onda de gravedad dentro de la nube paraguas superior. Los círculos rosas delinean el anillo de rayos en dos fotogramas y muestran una tasa de expansión (promedio) superior a 60 ms−1. La advección hacia el oeste del paraguas superior comienza a revelar una nube de nivel inferior a las 05:37. Los polígonos blancos discontinuos delinean las ubicaciones de los rayos, mostrando su movimiento hacia el oeste con la nube paraguas estratosférica. Las islas locales están resaltadas en negro. Crédito: Van Eaton et al. (2023), Cartas de investigación geofísica, doi: 10.1029/2022GL102341

Los datos de rayos de alta resolución de cuatro fuentes separadas, nunca antes utilizadas juntas, ahora permiten a los científicos observar este penacho, provocando nuevas fases del ciclo de vida de la erupción y obteniendo información sobre el clima extraño que creó.

«Esta erupción desencadenó una tormenta sobrealimentada como nunca antes habíamos visto», dijo Alexa Van Eaton, vulcanóloga del Servicio Geológico de EE. UU., quien dirigió el estudio. «Estos hallazgos demuestran una nueva herramienta que tenemos para monitorear los volcanes a la velocidad de la luz y ayudar al USGS a informar alertas de riesgo de cenizas a los aviones». El estudio fue publicado enTarjetas de investigación geofísica

que publica informes breves de alto impacto con implicaciones inmediatas que abarcan todas las ciencias de la Tierra y el espacio.

La tormenta se desarrolló porque la expulsión altamente energética de magma estalló en el océano poco profundo, dijo Van Eaton. La roca fundida vaporizó el agua de mar, que se elevó en el penacho y terminó formando colisiones electrizantes entre ceniza volcánica, agua sobreenfriada y granizo. La tormenta eléctrica perfecta.
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Más de 200 000 rayos, que se muestran como puntos azules, ocurrieron durante la erupción del volcán Hunga en Tonga el 15 de enero de 2022. Un nuevo análisis de la intensidad de los rayos de la erupción reveló que la tormenta volcánica fue la más intensa registrada y proporcionó nuevos conocimientos sobre la progresión de la erupción. Crédito: Van Eaton et al. (2023), Cartas de investigación geofísica, doi: 10.1029/2022GL102341

Combinando datos de sensores que miden la luz y las ondas de radio, los científicos rastrearon los rayos y estimaron sus alturas. La erupción produjo algo más de 192 000 destellos (compuestos por casi 500 000 pulsos eléctricos), lo que equivale a 2615 destellos por minuto. Algunos de estos rayos alcanzaron alturas sin precedentes en la atmósfera terrestre, entre 20 y 30 kilómetros (12 a 19 millas) de altura.

«Con esta erupción, descubrimos que las columnas volcánicas pueden crear condiciones para rayos mucho más allá del dominio de las tormentas meteorológicas que hemos observado anteriormente», dijo Van Eaton. «Resulta que las erupciones volcánicas pueden crear rayos más extremos que cualquier otro tipo de tormenta en la Tierra».

Los rayos proporcionaron información no solo sobre la duración de la erupción, sino también sobre su comportamiento a lo largo del tiempo.

«La erupción duró mucho más que las una o dos horas observadas inicialmente», dijo Van Eaton. “La actividad del 15 de enero creó penachos volcánicos durante al menos 11 horas. De hecho, fue solo mirando los datos de los rayos que pudimos extraer eso”.

Los investigadores observaron cuatro fases distintas de actividad eruptiva, definidas por las alturas de las plumas y las tasas de relámpagos a medida que aumentaban y disminuían. Los conocimientos obtenidos al vincular la intensidad de los rayos con la actividad eruptiva podrían proporcionar un mejor seguimiento y predicción de los peligros relacionados con la aviación durante una gran erupción volcánica, incluido el desarrollo y el movimiento de las nubes de ceniza, dijo Van Eaton. Es un desafío importante obtener información confiable sobre las columnas volcánicas al inicio de una erupción, especialmente para volcanes submarinos remotos. Aprovechar todas las observaciones de largo alcance disponibles, incluidos los rayos, mejora la detección temprana para mantener a las aeronaves y a las personas fuera de peligro.

“No fue solo la intensidad del rayo lo que nos atrajo”, dijo Van Eaton. Ella y sus colegas también estaban intrigados por los anillos concéntricos de rayos, centrados en el volcán, que se expandían y contraían con el tiempo. “La escala de estos anillos de rayos nos sorprendió. Nunca antes habíamos visto algo así, no hay nada comparable en las tormentas meteorológicas. Se han observado anillos de rayos individuales, pero no múltiples, y son diminutos en comparación”.

La intensa turbulencia a gran altura fue nuevamente responsable. El penacho inyectó tanta masa en la atmósfera superior que envió ondas a través de la nube volcánica, como guijarros cayendo en un lago. El relámpago pareció «surfear» estas olas y moverse hacia afuera como anillos de 250 kilómetros de ancho.

Como si todo eso no fuera suficiente para hacer fascinante esta erupción, representa un estilo de vulcanismo conocido como freatopliniano, que ocurre cuando un gran volumen de magma entra en erupción a través del agua. Anteriormente, este estilo de erupción solo se conocía a partir del registro geológico y nunca se había observado con instrumentación moderna. La erupción de Hunga cambió todo eso.

“Fue como desenterrar un dinosaurio y verlo caminar a cuatro patas”, dijo Van Eaton. “Un poco te quita el aliento”. Referencia: «Anillos de corrección y ondas de gravedad: Información sobre la pluma de erupción gigante del volcán Hunga de Tonga el 15 de enero de 2022» por Alexa R. Van Eaton, Jeff Lapierre, Sonja A. Behnke, Chris Vagasky, Christopher J. Schultz, Michael Pavolonis, Kristopher Bedka y Konstantin Khlopenkov, 20 de junio de 2023,Tarjetas de investigación geofísica
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