Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/001/16
México, D.F., 4 de enero de 2016

• Investigadores construyen un instrumento para observar las entrañas del volcán y conocer la estructura y dimensión del ducto de lava.

El doctor Arturo Menchaca Rocha, investigador del Instituto de Física de la UNAM, ex presidente de la Academia Mexicana de Ciencias, busca obtener una imagen del ducto de lava del volcán Popocatépetl, una zona de especial interés para los volcanólogos.
Foto: AMC/Elizabeth Ruiz Jaimes.
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Un grupo de investigadores del Instituto de Física (IF) y Geofísica (IGF) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), construyen un instrumento llamado muon-radiografía para monitorear las entrañas del volcán Popocatépetl y así formar parte del sistema de vigilancia del Centro Nacional de Prevención de Desastres (Cenapred) de manera permanente, sostuvo en entrevista el líder del proyecto, Arturo Menchaca Rocha.

El físico, ex presidente de la Academia Mexicana de Ciencias, destacó que “el detector busca hacer una radiografía, tener una imagen del ducto de lava, una zona de especial interés para los volcanólogos, quienes hasta ahora cuentan solo con las estaciones sismológicas instaladas en los alrededores para hacer modelos, suponiendo las dimensiones de la boca del volcán debido a que no es posible introducir ningún aparato para medirlo, por eso nos buscaron, porque con nuestra técnica sí se puede”.

El investigador del IF informó que otro integrante del equipo es el doctor Jaime Urrutia Fucugauchi, presidente de la AMC e investigador del IGF, y mencionó en entrevista que la actividad del volcán actualmente es moderadamente explosiva con exhalaciones, explosiones y lluvias de ceniza y arenilla, por lo que no se sabe cuándo podría tener expulsión de magma de carácter destructivo, de ahí que vulcanólogos y personal del Cenapred realicen un monitoreo constante de carácter predictivo.

El nuevo aparato
Ante estas circunstancias, el instrumento que se está construyendo seguirá la trayectoria de unas partículas elementales llamadas muones, las cuales permiten observar el interior de volúmenes grandes como el volcán al captar las diferencias de densidad de la montaña. Se estima que se detecta un muón por cada centímetro cuadrado cada segundo; en el caso del volcán en los lugares huecos habrá más presencia de muones que en los lugares donde hay tierra y es a partir de esa información que se puede crear una representación del interior.

El muon-radiografía capturará datos desde la punta del cono y hasta 2 kilómetros de profundidad aunque la altura total de la montaña es 5.5 kilómetros sobre el nivel del mar; de acuerdo con el especialista en rayos cósmicos, la región de mayor interés de estudio para los vulcanólogos son los primeros 2 kilómetros. Si funciona el proyecto, posteriormente se podría construir otro muon-radiografía para colocarlo en otro punto del volcán y poder esbozar una imagen en tercera dimensión de la chimenea.

“El Popocatépetl es un sistema dinámico, su cono va cambiando de forma con el paso del tiempo, así como sus conductos magmáticos, por eso necesitamos un monitor que va a funcionar muchos años proporcionando información constante para la interpretación de esos cambios”, explicó Menchaca.

El científico ya cuenta con experiencia en esta tecnología, pues también construyó un detector de muones para conocer el interior de la pirámide del Sol en Teotihuacán, la diferencia es que en ese experimento sí se pudo introducir el aparato a través de una cámara que se encuentra debajo de la pirámide para captar la entrada de rayos cósmicos desde la base, para el caso del Popocatépetl el detector se instalará a un lado a una distancia aún por definirse con el Cenapred.

El Popocatépetl se encuentra entre los estados de México, Morelos y Puebla, por su cercanía con las metrópolis es quizá el volcán activo que representa el mayor riesgo en el país, de ahí que sea el más estudiado, pero no es el único, hay otros 13 volcanes activos a los que se les podría construir un detector adaptado a sus características topográficas. Si esta iniciativa funciona se podrían fabricar más dispositivos para estudiar las particularidades geológicas de esos volcanes, abundó el físico.

Imagenología de muones
La metodología que utilizarán los investigadores consiste en captar los rayos cósmicos que provienen de las estrellas, grandes reactores nucleares que cuando explotan y se convierten en supernovas expulsan gran cantidad de material; se trata principalmente de protones, núcleos de hidrógeno que van viajando por el espacio, de esos algunos llegan a la vecindad de la Tierra.

“Es un movimiento azaroso debido a que los cuerpos celestes como la Tierra son imanes (o funcionan como tal) y desvían la trayectoria de los protones, pero sólo los que tienen mucha energía logran chocar con la atmósfera terrestre compuesta de moléculas de hidrógeno, oxígeno, argón, dióxido de carbono, entre otros elementos, en esas colisiones se producen otras partículas como los piones, y estos a su vez producen muones, que son partículas subatómicas 200 veces más pesadas que los electrones”, explicó.

Los involucrados en el proyecto están construyendo en su laboratorio del IF un prototipo de muon-radiografía que sea adecuado a las condiciones de frío y calor al que estará sometido en los linderos del Popocatépetl. Se estima que este proyecto, que recibe apoyo económico de la Dirección General de Asuntos del Personal Académico de la UNAM y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, tardará unos cinco años en instalar el primer detector.

El detector estará elaborado con productos que se pueden conseguir localmente como tubos de PVC de 15 cm de diámetro, medirá aproximadamente 3×3 metros, constará de 50 tubos rellenos de líquido centelleador que se ilumina cuando los muones atraviesan el material; unos sensores capturarán esa radiación y enviarán la información a los ordenadores de los investigadores, quienes analizarán y procesarán los datos recabados.

Luz Olivia Badillo.