Un satélite de la NASA capturó la erupción explosiva del Hunga Tonga-Hunga Ha’apai. Crédito: NASA Worldview/NOAA/NESDIS/STAR

This is an authorized translation of an Eos article. Esta es una traducción al español autorizada de un artículo de Eos.

La explosión de un volcán en Tonga, en el Pacífico Sur, fue suficientemente fuerte para sacudir toda la atmósfera desde la superficie hasta la ionósfera, según análisis preliminares de muchos científicos alrededor del mundo.

“Esto es algo que nunca antes habíamos visto en los 20 años que AIRS ha recolectado datos”, dijo Lars Hoffmann en el centro de supercómputo Jülich de Alemania, quien en los días después de la explosión analizó mediciones del medidor atmosférico infrarrojo (AIRS, por sus siglas en inglés) del satélite Aqua de la NASA.

En Seattle, la onda dispersó temporalmente la capa de niebla que cubría la ciudad.

La erupción del Hunga Tonga–Hunga Haapai, que dejó por lo menos tres víctimas fatales e infligió daños en el área, podría ser una de las explosiones más poderosas de los últimos 30 años.

Las ondas atmosféricas de la explosión cruzaron el planeta en menos de 24 horas. Estas ondas incluso provocaron cambios en la presión atmosférica en algunos lados: En Seattle, la onda dispersó temporalmente la capa de niebla que cubría la ciudad, dijo la oficina local del Servicio Meteorológico Nacional.

La colosal detonación envió varios tipos de ondas por la atmósfera terrestre: ondas infrarrojas, ondas de Lamb, ondas acústicas/de gravedad y señales de tsunamis a través del Océano Pacífico.

Aunque los científicos aún están analizando los efectos de la erupción, la magnitud y el tamaño de las ondas muestran el poder explosivo del volcán. “Es una cantidad inconcebible de energía”, dijo Mathew Barlow, profesor de Ciencias Atmosféricas, de la Tierra y Ambientales en la Universidad de Massachusetts Lowell. “A nivel del suelo es una tragedia para Tonga”.

La erupción se sintió en todo el mundo

La erupción fue “lo suficientemente fuerte para hacer vibrar toda la atmósfera, justo como un instrumento musical”.

El día de la explosión, a Barlow, en Massachusetts, le surgió una duda: ¿Sería posible ver cómo la erupción afectó a la atmósfera a su alrededor después del estallido?

Recurrió a datos del satélite GOES-West de la NOAA, los cuales están disponibles en línea en alta resolución. A diferencia de las imágenes a color real que muestran la erupción en fotografías, las imágenes en las que él estaba más interesado muestran las longitudes de onda electromagnéticas más adecuadas para ver nubes en la atmósfera.

Mathew Barlow capturó la respuesta inicial de la atmósfera usando el satélite GOES-West de la NOAA en la banda de radiancia infrarroja (banda 13). Esta animación muestra imágenes tomadas cada 10 minutos y los colores muestran la diferencia en radiancia entre cada paso. Crédito: Mathew Barlow/University of Massachusetts Lowell

Cuando Barlow pegó las imágenes una tras otra, vio ondas atravesar el globo en cuestión de horas. “Mientras esta onda recorría el planeta, esencialmente hizo vibrar a toda la atmósfera”, señaló Barlow. Las imágenes muestran cómo la onda perturbó algunas características de la atmósfera al viajar, por ejemplo, la cantidad de vapor de agua y la temperatura del aire.

Barlow compartió el video en Twitter y vió que otras personas compartían imágenes similares con datos de otros satélites.

Nedjeljka Žagar, especialista en dinámica atmosférica en la Universidad de Hamburgo, Alemania, simuló la onda en el modelo computacional de su equipo. Ella piensa que la gigantesca onda inicial es una onda de Lamb, llamada así en honor del matemático inglés Horace Lamb. La erupción fue “lo suficientemente fuerte para hacer vibrar toda la atmósfera, justo como un instrumento musical, en el que la nota era una onda de Lamb”, dijo.

Nedjeljka Žagar simuló la respuesta de la atmósfera a la erupción en sus primeras 24 horas. Los colores en la onda representan una modificación a la altura de la estratopausa (azul es negativo y rojo es positivo). La señal es proporcional a la modificación de la presión observada a nivel de superficie. Esta simulación fue realizada con el modelo TIGAR del grupo de dinámica atmosférica y predictibilidad de la Universidad de Hamburgo. Crédito: Nedjeljka Žagar

Ondas de este tamaño pueden venir de explosiones nucleares, erupciones gigantes o meteoritos que impactan con la Tierra, según el profesor David Fee del Instituto Geofísico de Fairbanks, Alaska. Científicos de la NASA estimaron que la erupción de Tonga fue 500 veces más poderosa que la bomba atómica lanzada sobre Hiroshima, en Japón.

Científicos en la Organización del Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares detectaron la onda inicial en las 53 estaciones internacionales infrarrojas de monitoreo. Las estaciones distan del volcán entre 1,800 kilómetros (km) y 18,000 km, dijeron analistas de la organización. (La extensión de las ondas fue mayor que las del bólido de Chelyabinsk, el último meteorito en chocar con la Tierra en 2013. Dicho evento solo se registró en la mitad de estaciones de la organización.)

Observadores atentos también se dieron cuenta de la perturbación en la presión atmosférica local. “Varios lugares alrededor del Planeta reportaron al menos seis recorridos de la onda”, mencionó Žagar.

Onditas en la atmósfera superior de la Tierra

Mientras algunos científicos observaban el viaje de las ondas alrededor del mundo, otros observaban ondas que alcanzaban la frontera superior de nuestra atmósfera.

En el Reino Unido, el físico Scott Osprey de Oxford, retuiteó una animación de la erupción y etiquetó a su colega Corwin Wright. “¡Guau! ¡Me pregunto qué tan grandes son las ondas de gravedad que emanaron de esta erupción!” escribió Osprey. Las ondas de gravedad regularmente viajan por la atmósfera y son parte del motor que mueve la circulación general.

Wright recurrió a imágenes del satélite Aqua de la NASA, que fueron procesadas y posteadas automáticamente en línea por Hoffmann. El día después de la erupción, una serie de grandes ondas concéntricas irradiaron desde el volcán, como onditas en un charco. Una imagen mostró la onda en la estratósfera, que se extiende hasta 5 veces la altura de viaje de un avión jet. Las ondas representan aumentos y descensos de temperatura causados por la onda.

Leyenda/Crédito: Se cree que las ondulaciones en temperatura en la estratósfera sobre el volcán son de ondas acústicas/de gravedad que viajan un poco más lento que la velocidad del sonido. Crédito: Lars Hoffmann/Centro Jülich de supercómputo, datos de AIRS nivel 1 vía NASA GES DISC

Joan Alexander, una investigadora de NorthWest Research Associates basada en Colorado, observa ondas como estas diariamente sobre tormentas eléctricas alrededor de la Tierra, “pero muestran patrones tan extendidos”, dijo. “Nunca son tan fuertes como esta”

Aunque es claro que el volcán generó las ondas, los científicos se preguntan qué fenómeno específico fue el responsable. Pudo ser la gran cantidad de calor arrojada por el volcán, el aumento repentino de calor latente liberado por la condensación, o la gran velocidad vertical del aire emanado de la explosión (la nube disparada por el volcán penetró 39 km en la atmósfera, según cálculos preliminares). “Probablemente es una mezcla de varias cosas,” dijo Alexander.

La física Cathryn Mitchell de la Universidad de Bath incluso observó ondas alcanzando la ionósfera, una región que se extiende entre la mesósfera y la termósfera. Ella obtuvo datos de distintos sensores en el espacio y en tierra para graficar el contenido total de electrones en la ionósfera en función del tiempo.

En un video que ella creó, los disturbios en la ionósfera se propagan sobre Nueva Zelanda alejándose del volcán durante varias horas después de la explosión. Las ondas se pueden ver como disminuciones y aumentos temporales en el contenido de electrones (puntos de colores en el video). Cinco horas después, las ondas alcanzaron la región continental de los Estados Unidos.

Misterios sin resolver

“Creo que aún no entendemos bien cómo el sonido puede aparecer tan lejos del origen.”

Aunque los científicos han logrado importantes avances para entender las ondas de la erupción de Tonga, algunos efectos aún no tienen explicación.

“La gente, incluyéndome, escuchó esta erupción en Alaska, a casi 10,000 kilómetros del volcán, lo que es sorprendente,” dijo Fee. “Creo que aún no entendemos bien cómo el sonido puede aparecer tan lejos del origen.”

Hoffmann se pregunta si los modelos atmosféricos de alta resolución podrían reproducir tal evento. Los modelos de hoy en día no simulan erupciones volcánicas.

De hecho, dijo Alexander, “dada la gran cantidad de mediciones que observaron diferentes aspectos de este evento y su gran extensión, es probable que las investigaciones continúen durante años.”

—Jenessa Duncombe (@jrdscience), Escritora de Eos

This translation by Argel Ramírez Reyes (@aramirezreyes), with editing by Anthony Ramírez-Salazar (@Anthnyy), was made possible by a partnership with Planeteando. Esta traducción fue posible gracias a una asociación con Planeteando.

Text © 2022. AGU. CC BY-NC-ND 3.0
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