Por Angel Ferrer
Coordinador Sección Planetaria
Los fenómenos volcánicos son muy frecuentes en los distintos cuerpos planetarios (planetas y satélites) del sistema solar. Cada uno ha evolucionado de forma muy diferente. Está en función de la masa y composición que tenga y también de la influencia de sus vecinos próximos. Vamos, como ya lo decía Ortega y Gasset "yo soy yo y mis circunstancias". Si el planeta o satélite es pequeño, en los 4.5 mil millones de años que lleva el sistema solar, ha disipado todo o gran parte del calor interno y en la actualidad esta “muerto”. Le ha sucedido a Mercurio, la Luna y a la mayoría de satélites. Si es grande como la Tierra, aún le queda mucho calor que disipar. Marte esta en una situación intermedia. (Fig. 1).
El calor interno puede salir de forma difusa y uniforme sin producir grandes efectos como en la Luna o Mercurio o bien salir al exterior localizado en unos puntos calientes como son los volcanes o fenómenos volcánicos. Pero, ¿de dónde viene este calor?. Tiene varios orígenes: energía solar, mareas, radiactividad, y calor primordial.
Energía solar: influye poco. Determina los cambios superficiales en la atmósfera y en la hidrosfera, los mecanismos de erosión de las montañas, sedimentación, etc. Pero ejerce poca influencia sobre el calor interno. (¿alguien sabe cuanto bajaría la temperatura de la superficie de la Tierra si no existiera en Sol?)
Mareas: tienen gran importancia para explicar los volcanes del satélite de Júpiter, Io. La Tierra tiene mareas provocadas por la Luna pero no le proporciona gran energía. Se va alejando de nosotros y provoca un alargamiento del día, pero el efecto térmico es pequeño. Hace unos 500 millones de años, la Luna estaba mas cerca y los días eran más cortos, unas 20 horas. Al comienzo del sistema Tierra Luna, la duración del día se supone que era solamente de unas 6 horas. Las mareas deforman los dos cuerpos, creando un pequeño abombamiento que va rotando en la dirección del otro. Esta deformación se trasforma en calor. La perdida de energía se traduce en un alargamiento del periodo de rotación. (Fig. 2).
Los tres satélites próximos de Júpiter tienen unas orbitas resonantes de forma que Io tiene un período de revolución la mitad que Europa y éste la mitad que Ganímedes. Las órbitas son prácticamente circulares. La atracción gravitatoria origina una pequeña desviación de su trayectoria y una deformidad del satélite. Esta deformidad origina una fricción y genera mucho calor. Tanto que es capaz de calentar todo el satélite y originar numerosos sistemas volcánicos. Es el cuerpo planetario más activo de todo el sistema solar. Su superficie es tan joven que no tiene ningún cráter de impacto.
La radiactividad. Aunque la proporción de elementos radiactivos en las rocas habituales es minúscula, sumados todos ellos producen una gran cantidad de energía. Los elementos radiactivos naturales son Uranio con sus dos isótopos el 235 y 238, el Torio 232 y el Potasio 40. Este último de gran importancia (al desintegrarse origina Argon). Por la proporción en meteoritos y en las muestras geológicas sabemos que no basta para justificar toda la energía interna. Los elementos radiactivos van desintegrándose y cada vez aportan menos calor. Sabemos que se ha consumido ya la mitad del Uranio y aproximadamente 7 de 8 partes del Potasio (se deduce de su periodo de semidesintegración)
Antes de comentar el último apartado, repasemos la estructura interna de nuestro planeta. Consta de un núcleo interno, sólido con presiones de 3.6 millones de atmósferas, densidad de 13 gramos por cm cúbico y temperatura de unos 6.600 grados. Esta compuesto por hierro y otros elementos no exactamente identificados como níquel, o azufre. Envolviendo al núcleo interno esta el núcleo externo que es líquido, con una densidad de 10 gramos por centímetro cúbico, entre 4 y 6 mil grados y dos millones de atmósferas de presión. La siguiente capa es el llamado manto. Empieza a unos 70 Km. de profundidad hasta los 2900 en que empieza el núcleo. La composición es a base de silicatos del tipo de peridotitas y ofiolitas cuyo minerales mas conocidos son el olivino y los piroxenos. La densidad varias desde los 3.5 a 5.6 gramos por cm3, aumentando conforme aumenta la profundidad. La temperatura va de los 2.000 a los 3.500 grados . La capa mas superficial es la Corteza con una profundidad de hasta 70 Km. en los continentes y unos pocos kilómetros en los océanos. Es muy diferente la corteza oceánica de la corteza continental. La continental es menos densa y mucho más antigua. La oceánica pesa más y es mucho más joven.
Calor primordial: Nuestro planeta (y todos los demás) se fue formando por acreción de cuerpos más pequeños. En un principio sería homogénea y no diferenciada con una mezcla de silicatos y metales. Se iría calentando por la radiactividad pero sobre todo a causa de impactos con otos cuerpos. Cuando tuviera un tamaño tan solo de la mitad del actual se fundió toda ella. Al estar líquida los elementos más pesados fueron cayendo por gravedad hasta formar el núcleo. Esta caída hacia el centro del planeta desprende una gran cantidad de calor gravitacional, en lo que se ha llamado el mayor episodio térmico de la historia de la Tierra. En resumen que una parte del calor primordial del núcleo deriva de los impactos con otros cuerpos y otra de la caída gravitacional del hierro. Lo que no sabemos es la proporción de estos fenómenos. Tampoco sabemos la contribución de la radiactividad. Pero bueno, lo que sabemos es que el interior tiene gran cantidad de calor y se va desprendiendo. El calor primordial se trasforma en energía mecánica mediante algún tipo de flujo convectivo en el manto. Este calor primordial es el combustible de la gran máquina que es la Tierra.
La Tierra se fue enfriando y la capa más superficial y menos densa se fue solidificando. Al cabo de no muchos cientos de millones de años empezaron a aparecer los primeros continentes. Hace 3.800 millones de años la estructura geológica era parecida a la actual, con corteza, campo magnético, etc. Actualmente la corteza esta dividida en una serie de placas que se van desplazando muy lentamente las unas con las otras. Entre las placas va saliendo nueva corteza, formando las llamadas dorsales, entre las que esta la dorsal atlántica.(Fig. 3).
Más o menos en medio del Océano Atlántico hay una línea quebrada de la que va saliendo nueva corteza a razón de varios kilómetros cúbicos al año. Esta corteza nueva es de tipo oceánico y va desplazando los continentes laterales: Eurasia-Africa se va separando de América a razón de unos pocos centímetros por año. En el lado contrario se va produciendo un choque de la corteza continental con la oceánica, por ejemplo América con la placa del pacífico. El resultado del choque es que la placa oceánica como es más densa se hunde y la continental flota y se eleva. Esto origina una fricción inmensa que se traduce con la formación de la cordillera andina, con los terremotos y los numerosos volcanes existentes en dicha zona. Lo mismo sucede con la placa del océano Pacifico que se hunde en varios puntos uno de ellos a nivel del Japón. En otras ocasiones lo que chocan son dos placas continentales, aumenta mucho el grosor de la corteza y se forman grandes cordilleras. Resultado del choque de la placa India con la Asiática aparece la cordillera del Himalaya. Los Alpes y Pirineos son consecuencia del choque con la placa Euroasiática con la Africana. Es muy curioso observar un mapa de la situación de los continentes de hace tan solo 200 millones de años. El océano atlántico no existía. La India y Madagascar estaba unidas a Africa (de ahí lo del subcontinente Indio, con una flora y fauna distinta pues nació en Africa, fue isla muchos millones de años hasta que chocó con Asia. Y así podíamos seguir dando ejemplos muy curiosos. Dentro de unos millones de años Africa a la altura de los grandes lagos se dividirá en dos. (Fig. 4).
Los continentes tienen un ciclo de separación y de fusión formando un único continente que luego se vuelve a fragmentar. La corteza oceánica, junto con los sedimentos depositados en ella tiene una vida inferior a los 200 millones de años. Los volcanes son inmensas máquinas de reciclaje de corteza. Los continente en cambio tienen una vida mucho más larga y van aumentando de tamaño conforme el planeta Tierra se va enfriando (hablo del núcleo). Como hemos visto la principal fuente de calor es la radiactividad y el calor primordial. Ambas son energías “no renovables” y se van agotando. Dentro de muchos millones de años se enfriará tanto y la corteza será tan gruesa que los continentes quedaran fijos e irá desapareciendo los fenómenos volcánicos. La perdida de calor será solo por difusión como sucede ya en nuestra Luna.
Hemos visto dos grandes tipos de fenómenos volcánicos: 1.- las dorsales oceánicas, situadas entre las placas, 2.- colisión de dos placas y en tercer lugar existen los llamados “puntos calientes”. Son zonas donde el manto emerge directamente a la superficie generalmente lejos de los márgenes de las placas. Estas placas también se mueven pero el punto caliente no y origina una cadena de volcanes. Un ejemplo muy claro son las islas Hawai que tienen una fila de volcanes de edad creciente. Se puede deducir la velocidad de la placa y su dirección ya que el punto caliente no se mueve. Incluso se esta viendo emerger una nueva montaña del fondo oceánico que está a varios miles de metros por debajo del mar y dentro de unos cuantos miles de años originará una nueva isla Hawaiana (aprovechad ahora que las parcelas están baratas).
Si es difícil hacer una interpretación de la geología de nuestro planeta, mucho más lo es de otros cuerpos planetarios. Las imágenes se realizan en un brevísimo espacio de tiempo (a nivel geológico) y deducir si hay tectónica de placas o fallas por terremotos o actividad volcánica es solo por comparación con las imágenes terrestres. Si hiciéramos fotos de montañas terrestres no veríamos ningún movimiento o cambio salvo que lo hiciéramos separados por millones de años. Al contrario la actividad de un volcán es cuestión de semanas. En el sistema solar tenemos el ejemplo de Io cuya actividad volcánica es muy superior a la de nuestro planeta. En cambio Marte y Venus no sabemos si siguen vivos, si su geología es muy lenta o bien se han enfriado y están muertos.
En Mercurio y en la Luna, todos los fenómenos volcánicos parecen remontarse a los primeros 500 o 1000 millones de años después de su formación y probablemente originados por el impacto de grandes cuerpos. Los “mares lunares” son extensiones de magma solidificado que rellenaron los grandes cráteres de impacto de la primera época de formación del sistema solar. Estos dos cuerpos, aunque parece que poseen un núcleo férrico, son pequeños y se han enfriado lo suficiente como para formar una gruesa corteza a todo su alrededor. Esta corteza impide que salga directamente material volcánico.
Marte
tiene un tamaño intermedio. Tiene los volcanes más grandes del sistema solar.
Son volcanes tipo escudo pero de 10 a 100 veces más grandes que los de nuestro
planeta. El Monte Olimpus mide 24.000 metros de altura con una base sobre la superficie
marciana de unos 550 Km., rodeado por un farallón de 6 km.. “Im presionante”. (Fig. 5).
Hay otra cadena de
volcanes situados en el llamado Domo de Tharsis que no se quedan cortos. Miden
más de 15 Km. con una base de unos 400 Km. Son el Monte Ascraeus, Monte Pavonis
y el Monte Arsia. (Fig. 6).
Las montañas y los
volcanes pesan mucho y tienen que tener buenos cimientos. En la Tierra este colosalismo
sería impensable. La mayor gravedad y la corteza más fina haría que se cayeran
sobre si misma. (algo parecido a hacer un castillo de arena de muchos metros,
que no aguanta y se cae). Además el movimiento de las placas hace que la vida
de los volcanes sea mas corta y no se puedan alcanzar esos tamaños. Hay también
ríos o canales de lava mucho mas largos que en la Tierra. Existen volcanes no
de tipo escudo sino eruptivo con explosiones y depósitos de ceniza. El llamada
Alba Patera tiene 7 Km. de altura pero con un diámetro en la base de 1.500 Km.
Venus
tiene un tamaño y estructura parecido a nuestro planeta. La superficie venusiana
es invisible con nuestros telescopios por tener una atmósfera con nubes muy densas.
Solo se ha podido “ver” su superficie con radar. Varias sondas espaciales han
cartografiado su superficie. La mejor sin duda fue la sonda Magallanes con una
resolución de pocos cientos de metros. En la década de los 80
se realizó con el radiotelescopio de Arecibo un mapa con una resolución
de 10 Km. La superficie es muy joven con edades inferiores a los 300 millones
de años. Casi toda ella esta formada por los más variopintos fenómenos volcánicos.
Se han detectado más de 100.000 escudos volcánicos. Flujos de lava que se extienden
cientos de kilómetros cuadrados. Canales de lava finos y tortuosos que recorren
cientos o miles de kilómetros (hay una canal que mide 7.000 Km.. Encontramos conos
volcánicos pequeños, medianos y grandes. Los mayores miden hasta 400 Km. de base
por escasamente 1.5 Km. de altura. Domos de hasta de 100 Km. con una media de
unos 25 Km.(Fig 7). 
También se han descrito
volcanes tipo anémona. Hay estructuras volcánicas que no tienen equivalente en
la Tierra como son las coronas y los aracnoides. Las coronas miden cientos de
kilómetros, tienen forma circular u oval, y rodeadas por acantilados. Se piensa
que son el reflejo en superficie de los afloramientos del manto. Los aracnoides
son similares a las coronas y podrían ser producidas por la roca fundida que se
filtra a través de las fracturas y da lugar a sistemas radiales de fracturas y
diques (Fig. 8)
Io.
Satélite muy caliente con una superficie muy joven y muchos volcanes activos.
El Voyager detectó hasta nueve volcanes activos, En los pocos años que han pasado desde
el paso de las naves Voyager se han detectado cambios muy importantes. Grandes
coladas de lavas están presentes. El paisaje se modifica en pocos años. El vulcanismo
parece que tiene su base en componentes de azufre (Fig. 9).
Por comparación con la Tierra siempre que pensamos en Volcanes, lo asociamos a rocas fundidas a mas de 1000 grados de Temperatura. Pero en otros cuerpos planetarios la situación es muy diferente. Si suponemos que la superficie está a 200 grados bajo cero, la existencia de puntos calientes a 25 grados bajo cero es posible. En Triton, por ejemplo se supone que hay volcanes o géiseres de metano a muchos grados bajo cero.
El conocimiento de la variedad de fenómenos volcánicos, el origen de su energía, la evolución en los distintos cuerpo planetarios nos hará comprender mejor el caso parcial de nuestra querida Tierra.
Bibliografía:
Origen e Historia de la Tierra. Fco Anguita Virella. Ed Rueda de 1988
Views of the Solar System CD-ROM Calvin
Hamilton
Temas de Investigacion y Ciencia. Nº 8 Volcanes y nº 20 La superficie terrestre.