AD 536

¿El 2020 te pareció el peor año posible? ¿O el 2021 es peor? La humanidad ha vivido años peores, y tal vez el peor en tiempos históricos haya sido el 536. No el 2020, con más de dos millones y medio de muertes por covid-19 y la economía mundial paralizada. Tampoco 1918, cuando la pandemia de gripe mató entre 50 y 100 millones de personas. Ni siquiera 1349, cuando la peste bubónica arrasó con la mitad de la población de Europa. Historiadores y arqueólogos sostienen que el peor año fue el 536, cuando Justiniano era Emperador y resistía en Constantinopla el embate de las invasiones de los pueblos germánicos.

A los que tuvimos la suerte de poder ir al eclipse total de Sol en diciembre de 2020, los dos minutos de oscuridad nos parecieron lo mejor de un año horrible. Quince siglos atrás el eclipse duró 18 meses. OK, no fue un eclipse astronómico, pero la atmósfera se veló y la oscuridad se apoderó de Europa, Medio Oriente y vastas regiones de Asia. Fue el año más oscuro de la proverbial Edad Oscura: "El Sol iluminó sin brillo, como la Luna, durante todo el año, y parecía más bien un Sol eclipsado", escribió el historiador Procopio en la Historia de la guerra contra los vándalos. Nevó en verano, fracasaron las cosechas y hubo hambruna. De remate, en 541 se desató una epidemia, la "plaga de Justiniano", que mató entre un tercio y la mitad de la población del Imperio Bizantino.

¿Qué pasó? ¿Qué fué esa rara niebla que desató la calamidad? Un análisis ultrapreciso del hielo en las profundidades de un glaciar en los Alpes suizos muestra que una erupción cataclísmica en Islandia cubrió de cenizas el hemisferio norte en 536. Otras dos erupciones masivas, en 540 (tal vez en El Salvador) y 547, más la peste, reforzaron la catástrofe social y económica que tardó un siglo en superarse. Recién en el año 640, según el hielo antiguo, un aumento en el plomo atmosférico delata el resurgimiento de la minería de la plata y la salida de la crisis.

Tal vez fue el caso histórico más parecido a un "invierno nuclear", o a los eventos que puede desatar la erupción de un supervolcán (como la del Toba hace 75000 años) o el impacto de un gran asteroide, como el que posiblemente produjo la extinción del fin del Cretácico hace 66 millones de años. 

En Bariloche tuvimos una muestra gratis de algo similar en 2011, cuando las tefras del Cordón Caulle nos sepultaron primero bajo una gruesa capa de arena volcánica y nos mantuvieron inmersos en ceniza flotando en el aire durante meses. Dos temporadas turísticas fracasaron, y el aeropuerto estuvo cerrado durante 9 meses, casi igual que en 2020. 

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Me enteré de estas cosas en Gibbons, Why 536 was the worst year to be alive?, Science (2018). De allí saqué la figura de la cronología.

También es interesante Kornei, 'Mystery' volcano that cooled the ancient world traced to El Salvador, Science (2019).

Y sobre los contaminantes como indicadores de actividad económica: Loveluck et al., Alpine ice-core evidence for the transformation of the European monetary system, AD 640–670, Antiquity (2018) 92:1571-1585.

La foto del centro de Bariloche es de un día típico del invierno del 2011, a eso de las 3 de la tarde. No se ve a 100 metros.

Las coronas de Venus

Esta semana se cumplieron 30 años de la llegada del robot Magallanes a Venus, el 10 de agosto de 1990. Había partido más de un año antes: a pesar de la cercanía de la órbita de Venus, no es fácil viajar entre los planetas, y cuesta tanto subir como bajar en el campo gravitatorio del Sol. (Nota mental: otro día contar cómo es esto.) Magallanes, o Magellan en inglés, era prácticamente un único instrumento, un radar de apertura sintética (como los SAOCOM argentinos que fabricó INVAP en Bariloche). Su principal misión era mapear en 3D y en alta resolución la superficie de Venus, permanentemente oscurecida por las nubes. Esta parte de la misión duró unos 2 años. Después, Magallanes se pasó más de un año apuntando permanentemente hacia la Tierra, desde donde su transmisión fue minuciosamente monitoreada por la Deep Space Network, con el propósito de detectar sutiles vaivenes de su órbita y construir, así, un mapa de las profundidades geológicas del planeta.

En 1993 los ingenieros del JPL hicieron algo novedoso: hundieron el perivenus de la sonda hasta que rozó la atmósfera superior, para frenarla delicadamente y alcanzar una órbita más baja. La maniobra fue exitosa y se usó en muchas misiones posteriores, y además permitió extender las mediciones gravimétricas. Al final de este ciclo volvieron a usar el frenado atmosférico, circularizaron la órbita, y durante varios meses orientaron la nave para usar los paneles solares como un molinillo contra la atmósfera de Venus, usando los motores para contrarrestar el giro, y así poder medir propiedades de los aires venusinos. ¡Ingenioso! El 11 de octubre de 1994 Magallanes bajó un poquito más, para finalmente hundirse en la densa atmósfera y estrellarse sin control unos días después.

Magallanes mapeó el 98% de la superficie de Venus, proveyendo por primera vez un panorama global y detallado de su geología. Resultó ser un planeta con una composición interna similar a la Tierra, pero sin placas tectónicas capaces de mover y deformar la superficie. No se sabe todavía muy bien por qué, pero es así. ¿Será por el agua? Así que no tiene cordilleras producto de plegamientos, pero sí tiene muchas deformaciones que resultan de puntos calientes del manto, que se eleva y empuja la corteza. Algunas de estas deformaciones se llaman coronas, unas especies de calderas volcánicas, grandes y circulares (¡entre 60 y 1000 km de diámetro!), con fallas radiales o circulares. Se publicó recientemente (más coronas para la pandemia) un estudio de estas calderas y los posibles mecanismos físicos que las producen. Por un lado, el modelo matemático reproduce muy bien las distintas topografías de las coronas. En la figura de aquí al lado hay unos ejemplos tomados del paper.

Pero no sólo eso, sino que los autores concluyen, en base al éxito cualitativo y cuantitativo de su modelo, que pueden asegurar que por lo menos 37 de estas grandes coronas ¡están activas hoy en día! Estas son:

Venus se uniría así al exclusivo club de mundos volcánicos activos: la Tierra e Io. Hay más vulcanismo en el sistema solar, pero no de roca, sino de substancias volátiles, el llamado criovulcanismo de Encélado, Tritón, y tal vez Europa, Plutón, Ceres, y otros mundos de hielo. También hay vulcanismo apagado (en Marte, en la Luna...), más cosas que parecen erupciones sin volcanes, como la Tormenta Serpiente en Saturno, y las explosiones en la superficie del Sol, que alimentan la corona. ¡Más coronas! ¡Noooo!

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La imagen artística de Magellan es del JPL. Las otras son del paper: Gülcher, Corona structures driven by plume-lithosphere interactions and evidence for ongoing plume activity on Venus, Nature Geoscience 13:547-554 (2020).

Los puntos más bajo y más alto de una órbita se llaman ápsides: periapsis y apoapsis respectivamente. Estos son los nombres genéricos, pero para órbitas alrededor de cuerpos específicos se usan a veces nombres especiales: perihelio y afelio alrededor del Sol (periastron y apoastron alrededor de una estrella genérica), perigeo y apogeo alrededor de la Tierra, perijovio (perijove en inglés) alrededor de Júpiter, perivenus... que en inglés se dice pericythe... Los clasicistas dicen que no hay que mezclar un prefijo latino con un sufijo griego, y que habría que decir "perizeno" para Júpiter, pero nadie les hace caso.

Orión vs Calbuco, o la eterna lucha entre el astrónomo barilochense y las erupciones volcánicas

¡Fueeeeera de programa!

El volcán Calbuco, a 100 km al sudoeste de Bariloche, hizo erupción hoy a las 6 de la tarde. Me había llevado la cámara al Centro Atómico para ir al ocaso a fotografiar la puesta de Orión sobre la cordillera. Cuando iba manejando hacia el Llao Llao escuché la noticia en la radio. Miré hacia el oeste y vi el borde de la pluma de tefra a contraluz sobre los cerros. Estaba claro que no iba a poder fotografiar nada de noche. Pero me fui igual hasta Llao Llao a fotografiar el evento. Aquí hay una selección de fotos. En la primera (que es la que hice más tarde) vemos a Orión tratando de atajar la pluma del Calbuco. No lo logró. Ya la delgada creciente de la Luna estaba desapareciendo. La capilla es la preciosa San Eduardo, obra de Alejandro Bustillo, en cuyo interior hay un friso de Soldi representando la vida del santo. Imperdible.

Cuando llegué, poco antes de las 19 horas, el borde vertical de la columna eruptiva se veía al fondo del valle, detrás del cerro Tronador. El Sol todavía estaba sobre el horizonte.

La siguientes imágenes dan una idea de la rapidez con la que avanzó el frente del hongo de ceniza. A las 19 horas se formaron enormes rayos crepusculares.

A las 19:13 el Sol poniente iluminaba desde abajo parte de la pluma. Púrpuras a lo loco.

A las 19:50 ya se veían estrellas. Tuve que poner la cámara de costado porque el avance de la pluma ya no me permitía encuadrar el hotel y el cielo. Ya era bien de noche, aunque en la exposición de 10 segundos se disimula. Me fui al coche y a último momento hice la foto de Orión que puse arriba.

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Las fotos son mías. Pueden usarlas si me las piden. Tengo versiones de mucha mayor resolución.

El volcán de vidrio

Una imagen satelital reciente (destacada esta semana en el Earth Observatory) muestra de manera impresionante el estado actual del volcán Puyehue-Cordón Caulle, a casi un año de la extinción de la erupción. El Caulle hizo erupción de manera explosiva el 4 de junio de 2011, y nos tuvo en ascuas durante muchos meses. Aquí escribimos más de una vez sobre el tema.

Esta es la imagen completa tomada por el satélite EO-1. Abarca unos 40 kilómetros a lo ancho. La frontera argentina está justo en el borde derecho de la foto. El volcán Puyehue es el que tiene el gran cráter circular. Afortunadamente no fue ése el que hizo erupción. Hacia el noroeste de su enorme cono se extiende el Cordón Caulle. La reduje bastante para ponerla aquí. Si quieren verla en toda resolución, pueden bajarla del Earth Observatory.

El color blanquecino que cubre las partes más elevadas no es nieve. La foto fue tomada el 13 de enero, en pleno verano. Hay pequeños manchoncitos de nieve, que se destacan por ser aun más blancos. Todo el resto es ceniza volcánica. Inclusive los picos de la Cordillera que se ven al este del volcán muestran sus cimas peladas de bosque y cubiertas de ceniza blanca. Un manchón más grande, y de menor altitud, muestra una ceniza más oscura. No sé a qué se deben esos distintos colores.

Este detalle muestra el campo de lava más reciente, que vemos como una mancha muy oscura en medio de la ceniza. El punto de salida está señalado. Allí se formó un cráter, con un cono y una pequeña caldera, y a partir de allí la lava, muy densa, fluyó pendiente abajo. En la parte inferior de este recorte (y en otros lugares de la imagen completa) se ven otros flujos que corrieron por cañadones y formaron abanicos valle abajo. Me parece que son flujos de lava de erupciones anteriores, ya que los vi en imágenes previas a la del 2011.

Me dio curiosidad ver el campo de lava en Google Earth, ya que el Earth Observatory provee el archivo kml para hacerlo. Descubrí que las imágenes del propio Google Earth (de octubre de 2012) tienen una resolución aun mejor que la del EO-1. Esta vista oblicua muestra el campo de lava cruzado por arrugas transversales formadas a medida que la lava fluía y se enfriaba (en New Mexico aprendí que se llama pahoehoe). Esos cordones tienen unos 20 m de grosor. En la foto (click para agrandarla) se distinguen bloques de aproximadamente un metro.

Esta lava densa se solidifica formando un vidrio natural llamado obsidiana. Es un vidrio porque sus átomos están desordenados, en lugar de formar una estructura regular (llamada estructura cristalina), como en la mayor parte de los minerales. En una reciente expedición al volcán el geólogo Hugh Tuffen, de la Universidad de Lancaster, pudo observar que la lava todavía está muy caliente y fluyendo, y que la obsidiana se fragmenta constantemente en el frente del campo. Por lo que medí en Google Earth, un brazo parece haber avanzado unos 350 metros desde el 4 de octubre al 13 de enero (¡unos tres metros por día en promedio!). Tuffen lo describe así: "El sonido de la lava de obsidiana avanzando es fascinante, y no se parece a nada que haya escuchado jamás —como si fuera un bowl de copos de cereal, con miles de hojuelas frágiles y cada una se fracturara." Tuffen tiene una galería de fotos buenísima de esta expedición. Está aquí en Flickr. Son 58 fotos, y todas valen la pena. También visitó el volcán durante las etapas finales de la erupción, y lo mostró en un programa de la BBC. Puede verse un pedacito acá.

Para los que conocen el lugar: la ruta internacional también se ve en la imagen satelital. Corre justo al sur del enorme cono del Puyehue propiamente dicho, junto al río Gol-gol.

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Créditos: La imagen del NASA Earth Observatory es de Jesse Allen and Robert Simmon, usando datos del satélite Earth Observing-1.

¡Apaguen ese volcán!

Durante estas semanas volcánicas me entrevistaron un montón de veces. No es que yo sea geólogo, por supuesto. Pero parece que mi perspectiva como físico y testigo de la erupción le resultó interesante a algunos medios periodísticos. Una de las personas que me llamó fue la productora de un conocido periodista radial y televisivo. Me comentó que este señor tenía una idea fija, y que siendo una persona muy empecinada no daba el brazo a torcer. Querían entrevistarme para conocer mi opinión. La idea fija era: Se puede apagar un volcán echándole mucha, mucha agua. ¿Se puede?

No, no se puede.

Al principio pensé en argumentar calculando volúmenes de roca, capacidades caloríficas, calores de ebullición, masas de agua, volúmenes de lagos, velocidades de bombeo... Un lío de números con los cuales era fácil perder la perspectiva del problema físico. Mientras estaba haciendo estas cuentas se me ocurrió un argumento mucho mejor:

¡La mayor parte de los volcanes están bajo el mar, y erupcionan igual!

Ahí está. Un argumento incontestable. Ni siquiera el ancho mar tiene tanta agua como para apagar un volcán. Si a alguien le queda alguna duda sobre si realmente un volcán puede hacer erupción bajo el mar, puede convencerse con estas imágenes de la erupción del 2009 cerca de Tonga, en el Océano Pacífico. La de aquí al lado es una de ellas. Busquen también en Google videos de esa erupción. Creo que es una de las cosas más espeluznantes que se puede ver sobre la Tierra. Todas las islas volcánicas han surgido así, del fondo del mar, inclusive islas enormes como Hawaii, Islandia, Azores y tantas otras.

 

En ocasiones el vulcanismo submarino ha tenido considerable impacto en las poblaciones cercanas. El caso más famoso, claro está, es el de la isla de Santorini en el Mar Egeo, hace más de 3000 años. Fue una de las erupciones más grandes registradas en tiempos históricos. En la isla hay una capa de 60 metros de espesor de material depositado. Otra que los 3 cm de Bariloche. Así se la ve desde el espacio: es una caldera submarina. La civilización minoica tal vez colapsó a raíz de esta catástrofe natural. Varios mitos griegos parecen tener su origen en ella: la Guerra de los Titanes, los rayos de Zeus, la Atlántida...

El sistema solar tiene más ejemplos de estos volcanes aparentemente imposibles. En Io, satélite de Júpiter, un mundo helado a -160°C del tamaño de la Luna, y que no tiene una tectónica de placas, hay permanentemente volcanes de azufre líquido en erupción. En estas imágenes tomadas por la sonda Galileo se ve la caldera Tvashtar en erupción. En la imagen de arriba, de noviembre de 1999, hay una fisura activa (como la del Cordón Caulle). En la de abajo (febrero de 2000) hay un flujo de lava llenando una depresión. ¡Lagos de azufre fundido! Son calderas inmensas: en la Tierra hay pocas calderas tan grandes. Una de ellas es el enorme Valles Caldera, en New Mexico, que conocí hace unos años. Desde el borde de este inmenso cráter apenas se distingue el borde opuesto. Allí se inició esta semana un enorme incendio forestal que ya abarca más de 400 km² y que ha forzado la evacuación del pueblo de Los Alamos, donde viven muchos amigos y conocidos.

Esta caldera activa en Io se parece mucho a otra caldera activa actualmente en la Tierra, el volcán Nabro, en África. Aquí se la ve en una imagen satelital en el infrarrojo. La caldera del Nabro mide unos 5 km de diámetro. Pasar el mouse por encima de la imagen para ver la versión del Earth Observatory (sin los colores "ionizados" que son invento mío).

Y en Encélado, pequeño satélite de Saturno aun más frío, hay volcanes de agua y hielo que surgen del polo sur del pequeño satélite, lanzando sus columnas eruptivas directamente al vacío del espacio. Es una pluma de arena salada (descripta como "granos de hielo", sin detalles sobre su granulometría). Y todavía más lejos y más frío, en el lejanísimo Tritón, satélite de Neptuno, hay un fenómeno parecido pero con lavas de amoníaco líquido. Mucha agua, mucho frío... nada detiene a los volcanes.

¿Nada? ¡No! Una aldea poblada por irreductibles pescadores en Islandia resistió y logró desviar un río de lava (no apagaron el volcán, pero sí salvaron su pueblo y su puerto) echándole mucha, mucha agua. Recuerdo haber visto un programa sobre el tema en alguno de los canales de documentales de la tele. Aquí está contado en Wikipedia. Es muy impresionante, pero el documental lo era aún más.

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Imágenes de Io de la sonda Galileo/NASA/JPL. Imagen del Nabro del Earth Observatory, satélite Terra, NASA. Imagen de Encélado de la sonda Cassini/NASA/JPL.