200.000 relámpagos: la erupción de Hongga en Tonga produce el rayo más poderoso jamás registrado

La erupción produjo 2.600 destellos por minuto a máxima intensidad. Los científicos usaron rayos para mirar dentro de la nube de ceniza y extrajeron nuevos detalles para 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.
• La columna de rayos produjo los destellos de mayor altitud jamás medidos, de 20 a 30 kilómetros (12 a 19 millas) sobre el nivel del mar.
• «Ondas» de relámpagos gigantes ondearon a través de una columna volcánica
• Los datos de rayos revelan fases previamente desconocidas de una erupción e informan el futuro monitoreo de peligros volcánicos

La erupción del volcán Hongga en Tonga el 15 de enero de 2022 sigue batiendo récords. Según un nuevo estudio, la erupción volcánica creó una tormenta eléctrica «sobrealimentada» que produjo el rayo más poderoso jamás registrado. Los investigadores encontraron que hubo aproximadamente 200.000 relámpagos en la columna durante la erupción, con un pico de más de 2.600 relámpagos por minuto.

Cuando el volcán submarino entró en erupción en el Océano Pacífico Sur, generó una columna de ceniza, agua y gases volcánicos de al menos 58 kilómetros (36 millas) de altura. La imponente columna proporcionó a los científicos información útil sobre el tamaño de la erupción, pero también oscureció la ventilación de la vista satelital, lo que dificultó el seguimiento de los cambios en la erupción a medida que avanzaba.

Mapas del desarrollo de relámpagos y penachos volcánicos el 15 de enero de 2022, con horas mostradas en UTC. La escala de grises proporciona alturas de nubes estereoscópicas, los puntos azules muestran relámpagos detectados por redes de radiofrecuencia terrestre durante el siguiente minuto, y la escala púrpura-amarilla muestra relámpagos detectados ópticamente por el sensor GLM.

Se refiere a fotogramas con rayos detectados ópticamente. Al menos cuatro episodios distintos de relámpagos ocurren desde las 04:16 hasta las 05:51, seguidos de un episodio final desde las 8:38 hasta las 48:48. El bucle inicial y más prominente (visible en los primeros cuatro fotogramas) está centrado en el borde de ataque de la onda gravitatoria dentro de la capa superior de nubes. Los círculos rosas delimitan el anillo de rayos en dos marcos y muestran una tasa de expansión (promedio) de más de 60 ms -1. El movimiento hacia el oeste del dosel superior comienza a revelar una nube de nivel bajo a las 05:37. Los polígonos discontinuos blancos marcan las ubicaciones de los relámpagos, mostrando su movimiento hacia el oeste con la nube del dosel estratosférico. Las islas locales están delineadas 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 han permitido a los científicos observar esta columna, descubrir nuevas fases en el ciclo de vida de la erupción y obtener información sobre el clima extraño que generó.

«Esta erupción volcánica creó una tormenta sobrealimentada como nunca antes habíamos visto», dijo Alexa Van Eaton, vulcanóloga del USGS que dirigió el estudio. «Estos hallazgos demuestran una nueva herramienta que tenemos para monitorear volcanes a la velocidad de la luz y ayudar al papel del USGS en la comunicación de advertencias de peligro de cenizas a los aviones». El estudio ha sido publicado enCartas de investigación geofísica

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

Van Eaton dijo que la tormenta se desarrolló porque se produjo una expulsión muy activa de magma en el océano poco profundo. La roca fundida vaporizó el agua de mar, que se elevó hasta la columna vertebral y eventualmente formó colisiones eléctricas entre la ceniza volcánica, el agua superenfriada y el granizo. La tormenta perfecta de relámpagos.
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El 15 de enero de 2022, se produjeron más de 200 000 relámpagos, que se muestran como puntos azules, a lo largo de la erupción del volcán Hongga en Tonga. Nuevos análisis de la intensidad de los rayos de la erupción revelaron que la tormenta volcánica fue la más intensa jamás registrada y proporcionó nuevos información sobre la evolución de la erupción. Crédito: Van Eaton et al. (2023), Cartas de investigación geofísica, doi: 10.1029/2022GL102341

Incorporando datos de sensores que miden la luz y las ondas de radio, los científicos rastrearon los relámpagos y estimaron sus alturas. La erupción produjo poco más de 192 000 destellos (que consisten en aproximadamente 500 000 impulsos eléctricos), con un pico de 2615 destellos por minuto. Algunos de estos rayos alcanzaron alturas sin precedentes en la atmósfera de la Tierra, con una altura de 20 a 30 kilómetros (12 a 19 millas).

«Con esta erupción volcánica, descubrimos que las columnas pueden crear condiciones para los rayos que están lejos del ámbito de las tormentas eléctricas atmosféricas que observamos anteriormente», dijo Van Eaton. «Resulta que las erupciones volcánicas pueden crear rayos más intensos que cualquier otro tipo de tormenta en la Tierra».

El rayo proporcionó 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 la hora o dos observadas inicialmente», dijo Van Eaton. La actividad del 15 de enero generó penachos durante al menos 11 horas. En realidad, solo al observar los datos superficiales pudimos extraer».

Los investigadores observaron cuatro fases distintas de actividad volcánica, determinadas por las alturas de las columnas y las tasas de relámpagos a medida que aumentaba y disminuía. Van Eaton dijo que los conocimientos obtenidos al vincular la intensidad de los rayos con la actividad volcánica podrían proporcionar un mejor seguimiento y una predicción en tiempo real de los peligros relacionados con la aviación durante una gran erupción volcánica, incluido el desarrollo y el movimiento de nubes de ceniza. Obtener información confiable sobre las columnas volcánicas al inicio de una erupción es un gran desafío, especialmente para los volcanes submarinos más distantes. Aprovechar todas las observaciones de largo alcance disponibles, incluidos los rayos, mejora la detección temprana para mantener a los aviones y las personas fuera de peligro.

«No fue solo la intensidad de los rayos lo que nos atrajo», dijo Van Eaton. Ella y sus colegas estaban desconcertados por los anillos de rayos concéntricos del volcán, que se expanden y contraen con el tiempo. «El tamaño de estos anillos de rayos nos ha dejado boquiabiertos. Nunca antes habíamos visto algo así, y no hay nada comparable en las tormentas meteorológicas. Se han observado anillos de rayos individuales, pero no se duplicaron, y son pequeños en comparación.

La fuerte turbulencia a gran altura fue nuevamente responsable. El penacho bombeó tanta masa a la atmósfera superior que envió ondas en la nube volcánica, como arrojar guijarros en un estanque. El relámpago parece «surfear» estas olas y moverse hacia afuera en anillos de 250 kilómetros de ancho.

Como si todo eso no fuera suficiente para hacer que esta erupción fuera increíble, es un estilo de vulcanismo conocido como freatopliniano, que ocurre cuando un gran volumen de magma atraviesa el agua. Anteriormente, este estilo de erupción solo se conocía a partir del registro geológico y nunca se había observado con instrumentos modernos. La erupción de Heng cambió todo eso.

«Fue como sacar un dinosaurio y verlo caminar sobre cuatro patas», dijo Van Eaton. «Como que te quita el aliento». Referencia: «Bucles de relámpagos y ondas gravitacionales: información sobre la columna de erupción gigante del volcán Hongga de Tonga el 15 de enero de 2022» por Alexa R Van Eaton, Jeff Lapierre, Sonia A. Christopher Bedka y Konstantin Khlopenkov, 20 de junio de 2023, disponible aquí.Cartas de investigación geofísica
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