¿Alguna vez quisiste ver un volcán por dentro? Especialistas del Instituto de Geofísica (IGf) de la UNAM revolucionaron la forma de estudiar al Popocatépetl y, con inteligencia artificial (IA), sismología avanzada y salidas de campo a más de 4 mil 200 metros de altitud, construyeron el primer modelo tridimensional de sus entrañas mediante una novedosa metodología.
“Lo que hacemos es, literalmente, generar una radiografía de su interior, pero tridimensional. Esto representa una ventaja porque así podemos girar al Popo y observar cómo se propagan las ondas sísmicas dentro de él”, explica Marco Calò, investigador líder del proyecto del IGf.
El objetivo principal es entender su estructura interna, resolver interrogantes sobre la existencia de cámaras magmáticas y optimizar labores tanto de monitoreo como de prevención de desastres.
Este modelo también permitirá anticipar, de mejor manera, futuros episodios eruptivos.
Desde 2019, los universitarios ligados a este proyecto emplean 18 estaciones sísmicas desplegadas en el volcán (ocho instaladas por el propio grupo) como complemento al monitoreo del Centro Nacional de Prevención de Desastres. Dichos equipos registran, por las menos, 100 mediciones por segundo, lo cual se traduce en una inmensa cantidad de datos que se procesan automáticamente.
“Antes se analizaba todo de forma manual. Hoy, con la IA, podemos trabajar un año de datos, de todas las estaciones, en tres horas”, detalla Karina Bernal, alumna del Posgrado de Ciencias de la Tierra de la UNAM.
Durante sus estudios, Bernal optimizó un sistema que detecta y clasifica, de forma automática, distintos tipos de sismos asociados al movimiento magmático. “Es como enseñarle a la computadora a reconocer si una señal sísmica se debe a una roca rota o al paso de una burbuja de gas en el magma”.
Este desarrollo permitió detectar estructuras internas interconectadas, como posibles regiones de acumulación de magma o conductos de ascenso. Las anomalías se identifican por cómo las ondas sísmicas viajan a través del subsuelo: más rápido en rocas duras, más lento en zonas con magma o material blando.
Una de las innovaciones es la posibilidad de construir, en un futuro cercano, tomografías en 4D (modelos tridimensionales que cambian con el tiempo). Si vemos que un cuerpo magmático se mueve hacia la superficie en distintos periodos, podríamos anticipar un aumento en la actividad volcánica. Sin embargo, el primer paso es contar con un modelo de referencia confiable y, al mismo tiempo, altamente detallado.
Expediciones a gran magnitud
Obtener este modelo tridimensional implicó un gran esfuerzo. Para instalar, mantener y recuperar instrumentación, el equipo del IGf debía partir de madrugada hacia Amecameca, Estado de México, y de ahí al Parque Nacional Izta-Popo, para luego emprender un recorrido a pie de alrededor de 20 kilómetros, a más de 4 mil 200 metros de altura, con mochilas que a veces pesaban más de 20 kilogramos.
“Por tratarse de un volcán activo con posibles manifestaciones violentas, las expediciones se realizan en condiciones extremas. Para lograr esto se requiere conocimiento técnico, preparación física y una logística compleja a fin de planear las actividades en la parte alta, ya que la idea es trabajar con el menor riesgo posible”, asegura Marco Calò.
A decir de Karina Bernal, el componente humano es clave, pues aunque la IA agiliza procesos, no reemplaza a los científicos. Son los especialistas quienes entrenan al modelo, validan los resultados e interpretan lo observado.
Otro estudio estuvo a cargo de Leonarda Isabel Esquivel Mendiola, egresada del Posgrado en Ciencias de la Tierra, quien usó los registros continuos de las estaciones (velocidades de ondas superficiales) para generar una tomografía sísmica del volcán.
“Con los datos geofísicos, sismológicos y geológicos obtenidos, podemos conocer mejor cómo se da la dinámica dentro del volcán y, con esto, brindarle una mejor información a las autoridades que se dedican a la toma de decisiones ante su actividad”, apunta Esquivel.
Por su parte, Nizar Karim Uribe, estudiante de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, indica que para dar mantenimiento a las estaciones se requiere una computadora con un software especializado, cables, buena señal y una batería para cambiar por las que están ya en los sitios, así como insumos para la gente que acude a las instalaciones.
“Revisamos las estaciones Golondrinas SP08, SP10 y SP11. Aquí se guardan 100 muestras por segundo y para ello se necesita una gran capacidad de almacenamiento. Por lo mismo, es preciso recabar los datos y limpiar la memoria para poder continuar con el registro”, sostiene.
Una herramienta para salvar vidas
Estudiar el interior del Popocatépetl tiene implicaciones directas para la protección civil. Conocer su interior permite hacer inferencias sobre su dinámica y ello proporciona a las autoridades mayores elementos para decidir sobre alertas, evacuaciones o zonas de riesgo. “Podríamos saber si el magma está subiendo por un conducto lateral y ampliar el radio de evacuación. Esto no lo decide la inteligencia artificial, pero sí nos da información clave para actuar”, indica Marco Calò.
Aunque hay estudios similares en volcanes de otros países, el equipo afirma que el suyo es el primer trabajo de este tipo realizado en el Popo con un enfoque integral, continuo y apoyado en la IA.
“Somos pioneros en México y competimos a nivel internacional”, añadieron los y las especialistas. El próximo paso será integrar datos sísmicos actualizados y refinar el mapa volcánico interno.
Para mayor referencia sobre este proyecto, ingresa a: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0377027324000635
Por Sandra Delgado / Catalina Armendáriz / Daniela Gutiérrez/Gaceta Unam
