La explosión del volcán Hunga Tonga-Hunga Ha'apai el 15 de enero de 2022 expulsó vapor de agua a más de 144 kilómetros de la superficie de la Tierra, más allá del límite del espacio exterior.
Es lo que demuestra por primera vez un nuevo estudio del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins (APL), que brinda a los científicos una rara oportunidad de estudiar la Tierra como un sistema conectado desde el suelo -y por debajo de él- hasta el espacio exterior.
"Aunque todavía estamos revisando más datos históricos, hasta ahora nunca habíamos visto nada parecido", dijo en un comunicado Larry Paxton, científico espacial del APL y jefe del equipo de descubrimiento. "APL lleva más de 20 años proporcionando información meteorológica espacial a la nación y a la comunidad científica. A lo largo de este extenso historial, hemos podido observar muchos fenómenos. El volcán de Tonga puede ser un acontecimiento único".
Al estudiar los datos de los satélites del ultravioleta lejano (FUV) recogidos de la atmósfera superior de la Tierra menos de una hora después de la erupción, Paxton y sus co-investigadores observaron un inusual agujero de 1.400 kilómetros de ancho en la luz FUV justo encima de Tonga - una señal de que los materiales del volcán se habían lanzado a lo alto de la atmósfera y estaban bloqueando esa luz para que no llegara a los satélites.
La atmósfera superior de la Tierra es una fuente de emisiones FUV, que los científicos utilizan para rastrear los cambios en el entorno espacial cercano a la Tierra. Mientras que la luz FUV es abundante a esta altitud, está casi completamente ausente de la atmósfera inferior de la Tierra, donde las moléculas de oxígeno la absorben. Cualquier cambio en las observaciones FUV, por consiguiente, tiene que estar causado por moléculas de la atmósfera superior que absorben la luz FUV, por encima de una altitud de aproximadamente 85 kilómetros.
Resultó que la brecha que el equipo observó en las observaciones FUV procedía del vapor de agua que el volcán inyectó a 150 kilómetros por encima de la superficie de la Tierra, mucho más allá del límite entre la atmósfera terrestre y el espacio (unas 97 kilómetros). La región impactada tenía una anchura aproximada de 1.400 kilómetros sobre el volcán, mientras que el resto de la atmósfera superior de la Tierra permanecía inalterada.
El material inyectado es casi con toda seguridad vapor de agua, no dióxido de azufre, como podría verse en una erupción volcánica más típica. Estudios anteriores han demostrado que esta erupción en concreto sólo expulsó a la atmósfera una cantidad relativamente pequeña de dióxido de azufre, pero una cantidad de agua significativamente mayor que la observada en otras erupciones de las que se tiene constancia por satélite. Además, la absorción en las observaciones por satélite coincidía con las propiedades de absorción del agua.
Utilizando el tamaño de la zona afectada y la profundidad de la absorción de la luz FUV, el equipo estimó que aproximadamente 200.000 toneladas métricas de vapor de agua -suficiente para llenar unas 100 piscinas olímpicas- afectaron a las señales observadas habitualmente. Eso implica que podrían haberse inyectado en el espacio exterior hasta 4 millones de toneladas métricas de vapor de agua.
Al cabo de unas 24 horas, el agujero en las observaciones desapareció, lo que indica que gran parte del vapor de agua se destruyó en un día.
Este suceso ofrece a los científicos una oportunidad única de comprobar cómo la energía liberada en la superficie de la Tierra -o, en este caso, bajo el Océano Pacífico- genera cambios a escala global y local en el espacio cercano a la Tierra; les permite ver cómo los sucesos en la baja atmósfera están conectados con el comportamiento observado en la alta atmósfera.
Además, según Paxton, estas observaciones podrían sugerir la existencia de un vínculo no reconocido entre las erupciones volcánicas extraordinarias y la evolución de la atmósfera superior en las proto-Tierras, aunque reconoce que se trata de una especulación.
"Sabemos que la Tierra, Mercurio, Marte y Venus tuvieron períodos de vulcanismo extremo al principio de su historia", afirma Paxton. "Creemos entender cómo Venus y Marte perdieron sus océanos, pero ¿podrían haber influido otros factores? ¿Podrían los volcanes de esta primera época haber provocado un mayor escape de gases ligeros como el hidrógeno? Es una pregunta que necesitará más trabajo y consultas con los geólogos".
El sensor especial de imágenes ultravioletas espectrográficas (SSUSI) del Programa de Satélites Meteorológicos de Defensa y el Instrumento Global Ultravioleta de la Termosfera, Ionosfera, Mesosfera Energética y Dinámica (GUVI) de la NASA captaron las observaciones utilizadas en este estudio. Los instrumentos SSUSI y GUVI fueron diseñados y construidos en APL.
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