Pequeños cristales detrás de violentas erupciones volcánicas inesperadas

‘Nieve’ de nanolitos que rodea un ‘árbol de Navidad’ de microlitos de óxido de hierro. Incluso estas pequeñas esferas de 50 nm en realidad están formadas por nanolitos aún más pequeños agregados en grupos. La Navidad ha llegado temprano este año para estos investigadores. Crédito: Brooker / Griffiths / Heard / Cherns

En un nuevo estudio de los procesos volcánicos, los científicos de Bristol han demostrado el papel que juegan los nanolitos en la creación de erupciones violentas en volcanes que de otro modo serían “tranquilos” y predecibles.

los estudio, publicado en Avances científicos, describe como tamaño nanométrico cristales (nanolitos), 10,000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano, puede tener un impacto significativo en la viscosidad del magma en erupción, lo que resulta en previamente inexplicado y erupciones explosivas.

“Esta descubrimiento proporciona una elocuente explicación de las violentas erupciones en los volcanes que generalmente se portan bien pero que ocasionalmente nos presentan una sorpresa mortal, tales como el 122 a. C. erupción del monte Etna “, dijo Dr. Danilo Di Genova desde el Universidad de bristoles Facultad de Ciencias de la Tierra.

“Volcanes con Las composiciones de magma con bajo contenido de sílice tienen muy baja viscosidad, cuales generalmente permite el gas para escapar suavemente. Sin embargo, hemos demostrado que nanolitos puede aumentar la viscosidad durante un tiempo limitado, que atraparía el gas en el líquido pegajoso, llevando a un cambio repentino en el comportamiento que anteriormente era difícil de explicar “.

Erupción del Monte Etna

Erupción efusiva suave habitual típica del Monte Etna (Italia). Crédito: Boccia Pasquale

Dr. Richard Brooker también de Ciencias de la Tierra, dijo: “Demostramos el sorprendente efecto de nanolitos sobre la viscosidad del magma, y con ello erupciones volcánicas, utilizando nano-imágenes de vanguardia y espectroscopía Raman para buscar evidencia de estas partículas casi invisibles en cenizas que estallaron durante erupciones muy violentas “.

“La siguiente etapa fue para volver a fundir estas rocas en el laboratorio y recrear la velocidad de enfriamiento correcta para producir nanolitos en el magma fundido. Utilizando la dispersión de radiación de fuente de sincrotrón extremadamente brillante (10 mil millones de veces más brillante que el sol) nosotros fueron capaces de documento nanolito crecimiento.”

“Luego produjimos un espuma basáltica que contiene nanolitos (piedra pómez) en condiciones de laboratorio, lo que también demuestra cómo estos nanolitos se puede producir por subenfriamiento, ya que los volátiles se liberan del magma, lo que reduce el líquido “.

Derretido por Sincrotrón

La roca del Etna en erupción se derrite en un horno de alambre en la línea de luz del sincrotrón en Diamond Light Source. Crédito: Richard Brooker

Profesora Heidy Mader añadió: “Al realizar nuevos experimentos con materiales sintéticos analógicos, a bajas tasas de cizallamiento en relación con los sistemas volcánicos, pudimos demostrar la posibilidad de viscosidades extremas para magma que contiene nanolitos, lo que amplía nuestra comprensión del comportamiento inusual (no newtoniano) de los nanofluidos, que se han mantenido enigmáticos desde que se acuñó el término hace 25 años “.

La siguiente etapa de esta investigación es modelo esta peligroso, impredecible volcánico comportamiento en situaciones volcánicas reales. Esto es el foco de un Entorno natural Consejo de Investigación (REINO UNIDO) y Nacional Fundación de Ciencias (EE. UU.) subvención ‘Cuantificación de los procesos de desequilibrio en el vulcanismo basáltico’ otorgada a Bristol y un consorcio de colegas en Manchester, Durham, Cambridge y la Universidad Estatal de Arizona.

Referencia: “Observación in situ del crecimiento de nanolitos en el derretimiento volcánico: una fuerza impulsora de erupciones explosivas” por Danilo Di Genova, Richard A. Brooker, Heidy M. Mader, James WE Drewitt, Alessandro Longo, Joachim Deubener, Daniel R. Neuville, Sara Fanara, Olga Shebanova, Simone Anzellini, Fabio Arzilli, Emily C. Bamber, Louis Hennet, Giuseppe La Spina y Nobuyoshi Miyajima, 23 de septiembre de 2020, Avances científicos.
DOI: 10.1126 / sciadv.abb0413