-
Temperatura magmy bezpośrednio przed erupcją może mieć większy wpływ na jej przebieg niż wcześniej zakładano.
-
Badanie przeprowadzone na magmie z wulkanu Tajogaite wykazało, że przegrzana magma dłużej utrzymuje swoją płynność, co może prowadzić do gwałtowniejszych erupcji.
-
Eksperymenty laboratoryjne pokazały, że nawet niewielka zmiana temperatury magmy znacząco wpływa na lepkość, tempo przepływu i sposób powstawania kryształów.
-
Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Gdy w 2021 r. na kanaryjskiej wyspie La Palma obudził się wulkan Tajogaite, lawa płynęła przez okolicę z prędkością dochodzącą do 300 metrów na godzinę. Fontanny lawy osiągały nawet sześć metrów wysokości, a erupcja trwała 85 dni. Zniszczyła tysiące budynków i zmusiła mieszkańców do ewakuacji.
Dla geologów było to jednak także wyjątkowe laboratorium pod gołym niebem. Skały pozostawione przez erupcję pozwoliły teraz odtworzyć w warunkach laboratoryjnych procesy zachodzące we wnętrzu wulkanu. Wyniki badań opublikowane w czasopiśmie Nature Communications wskazują na czynnik, który mógł dotąd umykać uwadze naukowców.
Chodzi o tzw. przegrzanie magmy, czyli sytuację, gdy stopiona skała osiąga temperaturę wyższą od tej, przy której zwykle zaczynają tworzyć się kryształy minerałów. „Do tej pory nie rozumieliśmy w pełni dynamiki wzrostu kryształów w magmach, które otrzymały dodatkowy zastrzyk ciepła tuż przed rozpoczęciem wznoszenia się ku powierzchni” – wyjaśnia w komunikacie dr Barbara Bonechi, wulkanolożka i główna autorka badania.
Przegrzana magma płynie szybciej
Wulkanolodzy od dawna wiedzą, że zachowanie magmy zależy od wielu czynników. Znaczenie mają między innymi zawartość gazów, ciśnienie panujące pod ziemią czy skład chemiczny skał. Nowe badanie sugeruje jednak, że równie ważna może być historia termiczna magmy. Jeśli tuż przed erupcją zostanie ona dodatkowo podgrzana w głębi Ziemi, może zachowywać się zupełnie inaczej niż przewidują standardowe modele.
Powód jest zaskakująco prosty. W normalnych warunkach podczas ochładzania w magmie zaczynają powstawać kryształy minerałów. Działają one trochę jak ziarenka piasku w płynie, zwiększając lepkość i spowalniając przepływ. Przegrzana magma przez dłuższy czas pozostaje jednak niemal całkowicie płynna. Kryształy pojawiają się dopiero przy znacznie niższych temperaturach niż zwykle.
Zdaniem autorów badania oznacza to, że magma może zachować niską lepkość przez większą część swojej drogi ku powierzchni, co sprzyja szybszemu przepływowi i bardziej gwałtownym erupcjom.
Jak odtworzyć wulkan w laboratorium
Badacze wykorzystali próbki tefrytu, skały powstałej podczas erupcji Tajogaite. Ten materiał był już wcześniej szczegółowo analizowany przez geologów badających przyczyny przebudzenia wulkanu po serii trzęsień ziemi.
Skały zostały ponownie stopione w specjalnym urządzeniu ciśnieniowym. Jego ściany były nieprzezroczyste dla ludzkiego oka, ale przepuszczały promieniowanie rentgenowskie. Dzięki temu naukowcy mogli obserwować proces krystalizacji magmy w czasie rzeczywistym. „Za pomocą synchrotronowej mikrotomografii rentgenowskiej możemy obserwować te procesy bezpośrednio podczas ich zachodzenia” – mówi Bonechi.
Eksperyment pokazał, że przegrzana magma nie tylko później zaczyna tworzyć kryształy, ale także inaczej reaguje na obecność gazów i zmiany ciśnienia. Wszystkie te czynniki wpływają ostatecznie na sposób przebiegu erupcji. „Historia wzrostu kryształów i pęcherzyków gazu może w dramatyczny sposób kontrolować przebieg erupcji magmy” – podkreśla badaczka.
Kilkadziesiąt stopni robi ogromną różnicę
Podczas doświadczeń magma podgrzana do 1265 stopni Celsjusza zaczynała tworzyć kryształy dopiero po ochłodzeniu do około 1073 stopni. Jeszcze bardziej przegrzana magma, osiągająca 1365 stopni Celsjusza, pozostawała płynna jeszcze dłużej. Pierwsze kryształy pojawiały się dopiero przy temperaturze około 1058 stopni.
Różnice wydają się niewielkie, ale dla procesów zachodzących pod ziemią mogą mieć ogromne znaczenie. Nawet stosunkowo małe zmiany temperatury wpływają bowiem na lepkość magmy i tempo jej przemieszczania się ku powierzchni. Według autorów badania szczególnie narażone na taki efekt mogą być magmy pochodzące z bardzo dużych głębokości.
Naukowcy podkreślają, że przegrzanie nie zastępuje innych znanych czynników odpowiedzialnych za siłę erupcji. Jest raczej kolejnym elementem układanki, który może pomóc lepiej zrozumieć, dlaczego dwa pozornie podobne wulkany potrafią zachowywać się zupełnie inaczej.
Jeżeli magma przemieszcza się ku powierzchni bezpośrednio z płaszcza Ziemi lub bardzo głębokiego zbiornika magmowego, istnieje większa szansa, że będzie silnie przegrzana. A to może oznaczać szybszy przepływ lawy, mniej kryształów i bardziej gwałtowną erupcję. Nawet niewielkie różnice w warunkach panujących pod powierzchnią mogą więc decydować o tym, jak niebezpieczny okaże się kolejny wybuch wulkanu.
