Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το θερμικό ιστορικό ενός μάγματος μπορεί να είναι ένας βασικός παράγοντας για να προσδιοριστεί εάν μια έκρηξη γίνεται πιο έντονη ή παραμένει σχετικά ήπια.
Τι συμβαίνει κάτω από το ηφαίστειο;
Αυτό που συμβαίνει βαθιά κάτω από ένα ηφαίστειο μπορεί να καθορίσει εάν μια έκρηξη εκτυλίσσεται ως μια αργή ροή λάβας ή εκρήγνυται σε πανύψηλα σιντριβάνια λιωμένου βράχου. Νέα έρευνα υποδηλώνει ότι ένας παράγοντας που παραβλέπεται μπορεί να είναι το ιστορικό θερμοκρασίας του μάγματος πολύ πριν φτάσει στην επιφάνεια.
Μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ διαπίστωσε ότι το ασυνήθιστα ζεστό μάγμα μπορεί να παραμείνει χωρίς κρυστάλλους για πολύ περισσότερο από το αναμενόμενο, αλλάζοντας δραματικά τον τρόπο που συμπεριφέρεται κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης. Η ανακάλυψη, που βασίζεται στο μάγμα από την έκρηξη του Ταχογκάιτε το 2021 στη Λα Πάλμα στα Κανάρια Νησιά της Ισπανίας, θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξήγηση γιατί τα ηφαίστεια που τροφοδοτούνται από παρόμοια μάγματα συχνά παράγουν πολύ διαφορετικά στυλ έκρηξης.
Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο Nature Communications, υποδεικνύουν μια διαδικασία γνωστή ως «υπερθέρμανση». Σε αυτήν την κατάσταση, το μάγμα θερμαίνεται πέρα από τη θερμοκρασία στην οποία οι κρύσταλλοι μπορούν να παραμείνουν σταθεροί. Ενώ οι γεωλόγοι γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι οι κρύσταλλοι επηρεάζουν τη ροή και την εκρηκτικότητα του μάγματος, η νέα μελέτη δείχνει ότι η υπερβολική θερμότητα μπορεί αποτελεσματικά να σβήσει τα μικροσκοπικά δομικά στοιχεία που απαιτούνται για να σχηματιστούν οι κρύσταλλοι εξαρχής.
Τα νέα στοιχεία
Τα αποτελέσματα παρέχουν νέα στοιχεία για ένα μακροχρόνιο επιστημονικό ερώτημα σχετικά με το πώς το θερμικό ιστορικό ενός μάγματος επηρεάζει την κρυστάλλωση πριν και κατά τη διάρκεια των εκρήξεων.
Η επικεφαλής συγγραφέας Δρ. Barbara Bonechi, ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, δήλωσε: «Η ιστορία της ανάπτυξης κρυστάλλων και φυσαλίδων μπορεί να ελέγξει δραματικά τον τρόπο με τον οποίο εκρήγνυται ένα μάγμα, ιδιαίτερα καθώς αναπτύσσονται περισσότεροι κρύσταλλοι, τελικά έχουν δραματική επίδραση στο ιξώδες του μάγματος. Μέχρι τώρα, δεν κατανοούσαμε πλήρως τη δυναμική της ανάπτυξης κρυστάλλων για μάγματα που έλαβαν έγχυση υπερθέρμανσης λίγο πριν την άνοδο. Αλλά χρησιμοποιώντας το συναρπαστικό και πρόσφατα αναπτυγμένο διαφανές δοχείο πίεσης ακτίνων Χ σε συνδυασμό με μικροτομογραφία ακτίνων Χ συγχρότρον, μπορούμε πραγματικά να παρατηρήσουμε αυτές τις διαδικασίες «επί τόπου»».
Αναδημιουργία ηφαιστειακών συνθηκών στο εργαστήριο
Για να διερευνήσουν τη διαδικασία, οι ερευνητές αναδημιούργησαν ηφαιστειακές συνθήκες στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας μάγμα από την έκρηξη του Ταγιογκαϊτ, το οποίο μπορεί να έχει υποστεί υπερθέρμανση πριν και κατά τη διάρκεια της ανόδου του.
Η ομάδα χρησιμοποίησε μικροτομογραφία ακτίνων Χ σύγχροτρον στο Diamond Light Source για να παρατηρήσει την κρυστάλλωση σε πραγματικό χρόνο. Διεξήγαγαν επίσης συμπληρωματικά πειράματα ex situ στην Πράγα, τα οποία τους επέτρεψαν να παρακολουθήσουν τη διαδικασία για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα υπό προσεκτικά ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης.
Τα πειράματα έδειξαν μια δραματική διαφορά στον σχηματισμό κρυστάλλων. Το μάγμα που δεν είχε υπερθερμανθεί άρχισε να κρυσταλλώνεται σε περίπου 20 λεπτά. Ωστόσο, το μάγμα που εκτέθηκε σε ισχυρή υπερθέρμανση καθυστέρησε τον σχηματισμό κρυστάλλων για περισσότερο από οκτώ ώρες.
Επιδράσεις στην άνοδο και τον τρόπο έκρηξης του μάγματος
Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν αυτές τις πειραματικά μετρημένες καθυστερήσεις στην πυρήνωση των κρυστάλλων σε μοντέλα υπολογιστών που προσομοιώνουν τον τρόπο με τον οποίο το μάγμα ανεβαίνει και αλλάζει καθώς κινείται μέσα στον φλοιό της Γης.
Οι προσομοιώσεις αποκάλυψαν ότι οι μεγάλες καθυστερήσεις στην κρυστάλλωση επιτρέπουν στο μάγμα να παραμένει σχετικά ρευστό ενώ ανεβαίνει γρήγορα, ενδεχομένως οδηγώντας σε έντονη έκλυση λάβας. Συγκριτικά, το μάγμα που κρυσταλλώνεται νωρίτερα γίνεται πιο ιξώδες και ανεβαίνει πιο αργά. Αυτή η πιο αργή άνοδος δίνει στα αέρια επιπλέον χρόνο διαφυγής, αυξάνοντας την πιθανότητα ηπιότερων, εκρηκτικών εκρήξεων.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ερμηνεία των δεδομένων παρακολούθησης ηφαιστειακών εκρήξεων και να βοηθήσουν τους επιστήμονες να προβλέψουν καλύτερα τη συμπεριφορά των εκρήξεων.
Η συν-συγγραφέας Δρ. Margherita Polacci, Επίκουρη Καθηγήτρια Ηφαιστειολογίας στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, δήλωσε: «Τα τρέχοντα μοντέλα ηφαιστειακού κινδύνου επικεντρώνονται συνήθως στη χημεία του μάγματος, στην περιεκτικότητα σε αέριο και στις αλλαγές πίεσης. Αυτή η εργασία υποδηλώνει ότι το θερμικό ιστορικό πριν από την έκρηξη και η κινητική της κρυστάλλωσης μπορούν επίσης να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της ανόδου του μάγματος και της εκρηκτικής συμπεριφοράς, με επιπτώσεις στην αξιολόγηση του ηφαιστειακού κινδύνου».
www.worldenergynews.gr
