Ce ne spune trecutul vulcanului Tonga despre ce să ne așteptăm în continuare

Pe 15 ianuarie, un vulcan subacvatic din națiunea insulară Tonga a erupt cu forța explozivă a unei bombe nucleare și este posibil să nu se facă încă.

Erupția vulcanului Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai din Pacificul de Sud a lansat un nor falnic de cenușă și praf în formă de ciupercă la cel puțin 20 de kilometri în atmosferă – și posibil până la 39 de kilometri printr-o estimare. Explozia a trimis unde de șoc care încă se ondulează prin atmosferă o săptămână mai târziu.

Imaginile arată cenușă îngrășată pe insulele Tonga, acoperind clădirile, agățată de culturi și probabil contaminând sursele de apă. Puterea exploziei a declanșat, de asemenea, un tsunami vulcanic rar care a străbătut oceanul, inundând insula dens populată Tongatapu, aflată la 65 de kilometri distanță de erupție, trimițând locuitorii să fugă pe terenuri mai înalte. Cel puțin trei persoane au murit din cauza erupției și a tsunami-ului.

Vulcanul poate reveni acum la o perioadă de repaus după ce și-a eliberat furia. Dar s-ar putea să nu fie. Cercetătorii care au studiat istoria eruptivă a lui Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai, înregistrată în straturi de cenușă întărită și fragmente de piatră ponce vulcanică, spun că acest vulcan a avut tendința de a erupe exploziv la fiecare mie de ani și ceva – și nu doar o dată, ci în impulsuri multiple.

Dacă asta se va întâmpla de data aceasta și, dacă da, când, este foarte greu de spus în acest moment, spune Shane Cronin, vulcanolog la Universitatea din Auckland din Noua Zeelandă. El a lucrat cu colegii pentru a aduna informații despre vulcan pentru a ajuta la eforturile de ajutorare și pentru a prezice ce ar putea urma.

Un gif animat care surprinde un nor care izbucnește din vulcanul Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai
În timp ce un nor în formă de ciupercă a izbucnit din vulcanul Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai din Tonga, în Pacificul de Sud, explozia a generat un boom sonic auzit până în Alaska și a trimis unde de șoc atmosferice în jurul lumii.Observatorul Pământului NASA

„Timpul ne va spune, iar următoarele câteva zile ne vor spune multe”, spune el.

Tonga nu are seismometre active – iar comunicațiile din națiunea insulară rămân în mare parte afectate de căderea de cenuşă și inundaţii. Dar, cu ajutorul imaginilor din satelit, Cronin și alții urmăresc îndeaproape regiune, vânând modificări ale formei sau înălțimii vulcanului sau alți indicatori care ar putea semnala că magma ar putea fi din nou în mișcare.

Deocamdată, trecutul violent al vulcanului poate oferi câteva indicii despre viitorul său. Chiar înainte de recenta erupție, cea mai mare parte a vulcanului, inclusiv caldera sau craterul central, a fost scufundată; acum s-a scufundat și mai departe. Dar la marginea craterului se află două insule mici, nelocuite – Hunga-Tonga și Hunga-Ha’apai. Odată s-au ridicat la o sută de metri deasupra apei. Acolo, după o mică erupție din 2014–2015, a apărut un nou con vulcanic, unind în esență cele două insule. Acest lucru a oferit un loc de aterizare pentru Cronin și colegii săi, care au călătorit acolo în 2015 și au descoperit istoria ascunsă a Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai.

Cu Cronin a vorbit Știri Științe despre recenta erupție, de ce tsunami-ul său a fost atât de neobișnuit și eforturile lui și ale colegilor săi de a pune cap la cap istoria vulcanului. Acest interviu a fost editat pentru concizie și claritate.

SN: Ce se întâmplă în urma erupției? Imaginile din satelit arată un nor de dioxid de sulf de la vulcan peste Pacific.

Cronin: Da, pana este întins foarte mult acum spre nord-vest. Este destul de sus în atmosferă, peste 25 de kilometri altitudine. Așa că va rămâne acolo puțin timp, nu suficient pentru a avea un impact asupra climei pe termen lung, dar cu siguranță suficient pentru a genera ploi acide. [in the region].

SN: Care sunt unele dintre pericolele căderii de cenuşă?

Cronin: [Satellite photos suggest many Tonga] insulele sunt gri și acoperite cu cenușă. Este foarte greu de spus din aer, dar arată în intervalul de câțiva centimetri grosime. Aceasta înseamnă că riscul de prăbușire a clădirilor este scăzut. Cea mai mare problemă sunt culturile, deoarece cenușa se lipește de plante și acestea pot muri.

fotografie aeriană a insulei Tongan Nomuka, acoperită de cenușă
Erupția din 15 ianuarie a vulcanului Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai a provocat pagube mari insulei Tongan Nomuka, aflată la 70 de kilometri distanță. La două zile după erupție, cenușa grea a acoperit o mare parte a insulei cândva verde, așa cum se arată aici într-o fotografie făcută în timpul unui zbor de supraveghere de către Forța de Apărare a Noii Zeelande.Forța de Apărare a Noii Zeelande prin Getty Images

O problemă secundară este apa potabilă: cenușa conține săruri care se dizolvă în apă și o transformă în acid. Aproximativ 50% dintre toganezi își au apa din surse de apă pluvială alimentate de acoperiș. Gustul și mirosul sunt neplăcute și ar putea provoca tulburări de stomac, dar nu este otrăvitor prin faptul că nu are concentrații mari de metale grele.

SN: O mare parte din terenul pe care l-ați cartografiat în 2015 este acum scufundat. Cum e să știi că acest loc tocmai a dispărut?

Cronin: Este un pic trist. Este remarcabil cât de schimbătoare sunt aceste peisaje vulcanice. Poate că acesta nu s-a scufundat încă pentru că am fost atât de ocupat după el. Încă ne uităm la toate fotografiile care apar cu modificările. Se pare că tot vârful vulcanului a căzut de fapt pe verticală, cu cel puțin 10 metri; doar sfaturile de [Hunga-Tonga and Hunga-Ha’apai] insulele sunt acum deasupra nivelului mării.

SN: A existat o cameră de magmă mare sub caldeiră care s-a golit și s-a prăbușit, scăzând totul?

Cronin: Asta ar fi interpretarea mea. Alți vulcanologi spun că nu există încă dovezi și că [observed volume of erupted magma] era destul de mic. Dar explozia a avut loc la 250 de metri sub nivelul mării. Ai material care explodează în sus, dar și o mulțime care probabil a mers în lateral.

SN: Când ți-ai dat seama că vulcanul ar putea fi mai mare și mai exploziv decât sugerează erupția din 2014-2015?

Cronin: Ei bine, știam că există un vulcan mai mare [than just the cone] acolo, pur și simplu nu știam ce formă are. Am luat cu noi un sistem de cartografiere a fundului mării cu mai multe fascicule, gândindu-ne că vom încerca să cartografiem forma submarină a noului con.

În timp ce conduceam [offshore] cu fasciculul multiplu, am început să vedem o mulțime de alte mici conuri vulcanice submarine. Era de genul: „Uau, uită-te la asta!” Și apoi ne-am dat seama că toate se aflau într-un bazin adânc, la aproximativ 150 de metri adâncime. Conurile mici erau de fapt toate în interiorul unei caldere mari scufundate, cu o lungime de aproximativ 6 kilometri.

Glisor de imagine care compară podul de uscat dintre Hunga Tonga și Hunga Ha'apai înainte și după recenta erupție vulcanică.  Imaginea de dinainte arată un con vulcanic care leagă insulele;  după arată că conul a dispărut și insula s-a scufundat.Glisor de imagine care compară podul de uscat dintre Hunga Tonga și Hunga Ha'apai înainte și după recenta erupție vulcanică.  Imaginea de dinainte arată un con vulcanic care leagă insulele;  după arată că conul a dispărut și insula s-a scufundat.
Pe marginea calderei mari subacvatice a vulcanului se află două insule mici, nelocuite, Hunga Tonga (în stânga) și Hunga-Ha’apai (în dreapta). Înainte de evenimentul din 15 ianuarie, un mic con vulcanic a stat între cele două insule. Acel pod de pământ a fost rămășița unei erupții anterioare din 2014-2105. O imagine făcută la câteva zile după explozia masivă a vulcanului din 15 ianuarie arată că conul a dispărut și insulele s-au scufundat. Mici plute plutitoare de piatră ponce străbat valurile. Utilizați glisorul pentru a compara imaginile înainte și după.
Ambele: Maxar prin Getty Images

[Meanwhile] Am petrecut mult timp uitându-mă la o serie de [volcanic] zăcăminte pe Hunga-Tonga şi Hunga-Ha’apai. Era clar că erau produse prin procese mult mai violente [than what had formed the new cone. These deposits] erau ignimbrite: Erau fierbinți, sudate între ele și conțineau cărbune, pe care îl folosim pentru a obține anul evenimentului: 1100. Apoi, sub un strat de sol, se afla o altă serie de depozite foarte asemănătoare. [dating to about the year 200].

SN: Deci, practic, ți-ai dat seama că la fiecare mie de ani și ceva, exista o serie de erupții puternice?

Cronin: Da. Și probabil mai erau două sau trei seturi de depozite sub acea matrice.

SN: Vulcanii insulei oceanice ca Kilauea nu sunt de obicei foarte explozive (SN: 5/16/18); magma lor de bazalt tinde să fie mai puțin groasă și mai puțin gazoasă. Deci ce sa întâmplat aici?

Cronin: Nu știm compoziția acestei erupții, pentru că nu avem încă nici un material de probă. Dar tot ceea ce am prelevat din acest vulcan este de fapt destul de plictisitor – totul este bazalt, mai mult sau mai puțin aceleași compoziții în timpul micilor scurgeri de magmă ca în timpul evenimentelor explozive majore.

Principala diferență în evenimentele explozive majore este că magma a avut poate puțin mai mult timp de rezidență [within the magma chamber]permițându-i să acumuleze mai mult gaz. [As magma rises toward the surface and the pressure decreases, gases in it expand, giving magma its potentially explosive power.]

Când este multă apă în jur și magma gazoasă explodă rapid în ocean, puteți avea și câteva explozii explozive. Aveți interacțiunea fragmentării magmei fierbinți cu apa de mare rece și transformați apa de mare în abur, adăugând multă energie exploziei. Numim asta o erupție freatomagmatică.

SN: Este destul de neobișnuit ca un vulcan să producă și un tsunami, nu-i așa?

Cronin: Da, s-au discutat multe despre cum tsunamiul a fost atât de energic. Este greu să creezi suficientă energie cu vulcanii [because they don’t tend to be big enough and shift enough water to create a powerful tsunami, unlike earthquakes].

Chiar dacă luați în considerare întregul diametru de 6 kilometri al craterului subacvatic și toată scăderea cu 10 sau chiar 100 de metri, aceasta este totuși o zonă foarte mică. Este un volum relativ mic de apă care este deplasat pentru a genera un tsunami.

M-am gândit la asta în ultimele zile, pentru a încerca să explic transferul de energie de la vulcan la valuri. În timpul unei erupții explozive, aveți procese care explodează materialul în sus, producând coloana principală de erupție. Dar când suntem aproape de nivelul mării, sau poate chiar de submarin, ajungeți să generați și coloane de erupție foarte dense sub apă, care se pot prăbuși și se pot deplasa lateral.

Așadar, puteți ajunge cu acești curenți direcționați lateral, formați dintr-un amestec de particule de rocă fierbinte, picături de aer și apă care curg pe flancurile vulcanului. Și nu le vom vedea niciodată pentru că sunt sub valuri. [These flows] sunt potențial un mecanism pentru mult mai mult volum suplimentar și pentru multă energie laterală, care ar putea crea evenimente de tsunami. Sunt tsunami-uri foarte neobișnuite în acest sens.

SN: Vulcanul a avut câteva erupții mai mici pe 30 decembrie și 13 ianuarie. V-ați pregătit pentru mai multe?

Cronin: Mă uitam la asta ca un șoim, cu siguranță. După evenimentul din 30 decembrie, ne-am grăbit pentru a obține imagini pentru a încerca să ne dăm seama ce se întâmplă.

Erupția din 2014-2015 a avut niște mici creșteri la nivelul [volcano’s] de bază, câteva avioane, spectaculoase la vedere, dar mai ales importante la nivel local. Evenimentele din 30 decembrie și 13 ianuarie au fost mai verticale, penuri destul de decente, un pas mai sus în ceea ce privește energia explozivă și, evident, presiunea creștea, iar pe 15, acea magmă reținută, bogată în gaz, era gata să erupă.

SN: Deci marea întrebare: la ce ne putem aștepta în continuare?

Cronin: Nu avem multe de continuat. Nu există seismografe nicăieri în apropierea acestui vulcan sau în Tonga, ceea ce este o problemă reală. Toate observațiile de până acum au fost luate de pe o barcă, sau aceste imagini aeriene. Este greu să faci vreo predicție.

Asa de [volcanologists] au venit cu trei scenarii posibile, mic, mediu și mare, bazate pe fundalul geologic. Scenariul mare este că există această magmă reținută, încărcată cu gaz, care a erupt și a provocat o explozie foarte mare și a schimbat forma părții superioare a vulcanului. Deci, dacă o nouă magmă sosește rapid pentru a-și lua locul și intră în acel edificiu cu adevărat instabil, poate începe să creeze noi erupții explozive, dar și potențiale colapsuri de flanc. [possibly causing more tsunamis].

Scenariul mediu este că există o nouă magmă, dar [any] noi fisuri în flancurile vulcanului înseamnă că magma ar putea degaza [becoming less likely to explode] înainte de a erupe. Totuși, va exista în continuare interacțiune magma-apă și șansele unei mici erupții și poate un mic tsunami.

Scenariul mic este că există puțină activitate reziduală, niște evenimente mici de apă-magmă și apoi totul se liniștește. În acest moment, nu observăm prea multe tulburări sau decolorări în apă din imaginile aeriene, ceea ce pare să indice că lucrurile se liniștesc.

Timpul ne va spune acum și vom urmări.