Los científicos saben que el cambio en las hojas de los árboles puede indicar cuándo un volcán cercano está aumentando su actividad y podría entrar en erupción.
por James R. Riordon, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
Gracias a una nueva colaboración entre la NASA y el Instituto Smithsoniano, los científicos ahora creen que pueden detectar estos cambios desde el espacio.
A medida que el magma volcánico asciende por la corteza terrestre, libera dióxido de carbono y otros gases que suben a la superficie. Los árboles que absorben el dióxido de carbono se vuelven más verdes y frondosos. Estos cambios son visibles en imágenes de satélites de la NASA como el Landsat 8, junto con instrumentos aerotransportados utilizados como parte del Experimento Unificado de Validación Aerotransportada: Tierra-Océano (AVUELO).
El diez por ciento de la población mundial vive en zonas susceptibles a peligros volcánicos . Quienes viven o trabajan a pocos kilómetros de una erupción se enfrentan a peligros como la expulsión de rocas, polvo y oleadas de gases tóxicos e inflamables. A mayor distancia, las personas y las propiedades son susceptibles a los deslizamientos de lodo, las lluvias de ceniza y los tsunamis que pueden producirse tras las explosiones volcánicas.
No hay forma de prevenir las erupciones volcánicas , por lo que las primeras señales de actividad volcánica son cruciales para la seguridad pública. Según el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), socio de la NASA en la misión Landsat, Estados Unidos es uno de los países con mayor actividad volcánica del mundo .
Cuando el magma asciende bajo tierra antes de una erupción, libera gases, como dióxido de carbono y dióxido de azufre. Los compuestos de azufre son fácilmente detectables desde la órbita. Sin embargo, las emisiones volcánicas de dióxido de carbono que preceden a las de dióxido de azufre —y que constituyen uno de los primeros indicios de que un volcán ya no está inactivo— son difíciles de distinguir desde el espacio.
La detección remota del reverdecimiento de la vegetación por el dióxido de carbono potencialmente brinda a los científicos otra herramienta, junto con las ondas sísmicas y los cambios en la altura del suelo, para obtener una idea clara de lo que está sucediendo debajo del volcán.
«Existen sistemas de alerta temprana de volcanes», afirmó el vulcanólogo Florian Schwandner, jefe de la División de Ciencias de la Tierra del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, quien colaboró con Fisher y Bogue hace una década. «El objetivo es mejorarlos y hacerlos más tempranos».
«Los volcanes emiten mucho dióxido de carbono», afirmó el vulcanólogo Robert Bogue, de la Universidad McGill de Montreal. Sin embargo, la cantidad de dióxido de carbono presente en la atmósfera suele ser difícil de medir específicamente. Si bien las grandes erupciones pueden expulsar suficiente dióxido de carbono como para ser medible desde el espacio con sensores como el Observatorio Orbital de Carbono 2 de la NASA, la detección de estas señales de alerta mucho más tenues ha sido difícil. «Un volcán que emita cantidades moderadas de dióxido de carbono que podrían presagiar una erupción no aparecerá en las imágenes satelitales «, añadió.
Por ello, los científicos deben desplazarse a los volcanes para medir directamente el dióxido de carbono. Sin embargo, muchos de los aproximadamente 1350 volcanes potencialmente activos en todo el mundo se encuentran en lugares remotos o en terrenos montañosos complejos. Esto hace que el monitoreo del dióxido de carbono en estos sitios sea laborioso, costoso y, en ocasiones, peligroso.
Vulcanólogos como Bogue han colaborado con botánicos y climatólogos para observar los árboles y monitorear la actividad volcánica. «La idea es encontrar algo que podamos medir en lugar del dióxido de carbono directamente», dijo Bogue, «para obtener una aproximación que nos permita detectar cambios en las emisiones volcánicas».
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«Existen numerosos satélites que podemos utilizar para realizar este tipo de análisis», afirmó la vulcanóloga Nicole Guinn, de la Universidad de Houston. Guinn ha comparado imágenes obtenidas con Landsat 8, el satélite Terra de la NASA, el Sentinel-2 de la ESA (Agencia Espacial Europea) y otros satélites de observación de la Tierra para monitorear los árboles alrededor del volcán Etna, en la costa de Sicilia. El estudio de Guinn es el primero en demostrar una fuerte correlación entre el color de las hojas de los árboles y el dióxido de carbono generado por el magma.
Confirmar la precisión sobre el terreno que valida las imágenes satelitales es un reto que el climatólogo Josh Fisher, de la Universidad Chapman, está abordando con estudios de árboles alrededor de volcanes. Durante la misión de marzo de 2025 del Experimento Unificado de Validación Aérea: Tierra-Océano, con la NASA y el Instituto Smithsonian, científicos desplegaron un espectrómetro en un avión de investigación para analizar los colores de la vegetación en Panamá y Costa Rica.
Fisher dirigió a un grupo de investigadores que recolectaron muestras de hojas de árboles cerca del volcán activo Rincón de la Vieja en Costa Rica, a la vez que medían los niveles de dióxido de carbono. «Nuestra investigación es una intersección interdisciplinaria bidireccional entre la ecología y la vulcanología», afirmó Fisher.
Nos interesa no solo la respuesta de los árboles al dióxido de carbono volcánico como alerta temprana de una erupción, sino también la cantidad que pueden absorber, como una ventana al futuro de la Tierra cuando todos sus árboles estén expuestos a altos niveles de dióxido de carbono.
Utilizar los árboles como indicadores indirectos del dióxido de carbono volcánico tiene sus limitaciones. Muchos volcanes presentan climas que no permiten la captación de suficientes árboles como para que los satélites puedan obtener imágenes. En algunos entornos forestales, los árboles responden de forma diferente a los cambios en los niveles de dióxido de carbono. Además, los incendios, las condiciones climáticas cambiantes y las enfermedades de las plantas pueden complicar la interpretación de los datos satelitales sobre gases volcánicos.
Aun así, Schwandner ha sido testigo directo de los beneficios potenciales de las observaciones de dióxido de carbono volcánico. Lideró un equipo que modernizó la red de monitoreo del volcán Mayon en Filipinas para incluir sensores de dióxido de carbono y dióxido de azufre .
En diciembre de 2017, investigadores del gobierno filipino utilizaron este sistema para detectar indicios de una erupción inminente y promovieron evacuaciones masivas en la zona circundante al volcán . Más de 56.000 personas fueron evacuadas de forma segura antes de que comenzara una erupción masiva el 23 de enero de 2018. Gracias a las alertas tempranas, no hubo víctimas.
El uso de satélites para monitorear los árboles alrededor de los volcanes brindaría a los científicos información más temprana sobre más volcanes y ofrecería alertas tempranas de futuras erupciones. «Ninguna señal de los volcanes es una panacea», afirmó Schwandner. «Y monitorear los efectos del dióxido de carbono volcánico en los árboles no será una panacea. Pero sí podría cambiar las reglas del juego».
