Kuo ypatingi superugnikalniai ir kas lemia jų išsiveržimus? Mokslininkai: superišsiveržimo neišvengsime

Superugnikalniai sugeba išsiveržti su 1000 kartų didesne nei įprastų išsiveržimų jėga. Prieš tai manyta, kad galingam išsiveržimui įtaką daro išoriniai veiksniai – tokie kaip žemės drebėjimai. Tačiau bandymai Europos sinchrotrono radiacijos būstinėje Grenoblyje (Prancūzija) parodė, kad katastrofiškam superišsiveržimui pakanka vien skystos magmos kiekio.

Šveicarų mokslininkų komandos tyrimo rezultatai publikuoti leidinyje „Nature Geoscience“.

Intensyvaus karščio ir slėgio šių „miegančių milžinų“ viduje simuliavimas gali padėti nuspėti ateityje laukiančias katastrofas.

Žemėje yra 20 žinomų superugnikalnių, tarp kurių yra Tobos ežeras Indonezijoje, Taupo ežeras Naujojoje Zelandijoje ir kiek mažesni Flegrėjaus laukai šalia Neapolio, Italijoje.

Superišsiveržimai įvyksta retai – vidutiniškai kartą per 100 000 metų. Tačiau kai jie įvyksta, jų poveikis Žemės klimatui ir ekologijai būna milžiniškas.

Kai prieš 600 000 metų superugnikalnis išsiveržė Vajominge, kur šiandien yra JAV Nacionalinis Jeloustono parkas, į atmosferą buvo išmesta daugiau nei 1000 kubinių kilometrų pelenų ir lavos – tiek pakaktų palaidoti didelį miestą po kelių kilometrų storio pelenų sluoksniu.

Šis išsiveržimas buvo 100 kartų stipresnis nei Pinatubo išsiveržimas 1992 metais Filipinuose – ir netgi stipriai pranoksta tokius istorinius išsiveržimus kaip Krakatau (1883 metai).

Dr. W.Malfaitas sako, kad su tokiu išsiveržimu ilgainiui mums teks su tuo susidurti, kadangi tai įvyks ir ateityje. Anot jo, tai galima būtų palyginti su susidūrimu su asteroidu – rizika tam įvykti įprastai yra maža – tačiau kai tai įvyksta, pasekmės būna katastrofiškos.

Gebėjimas prognozuoti tokias katastrofas yra itin svarbus. Tačiau iki šiol nepavyksta nustatyti, kas tokius superišsiveržimus sukelia – nes šis procesas skiriasi nuo įprastų ugnikalnių, tokių kaip Pinatubo ar Sent Helenso kalno.

Buvo manoma, kad vienas iš galimų mechanizmų – per didelis slėgis magmos kameroje, susidaręs dėl skirtumų tarp mažesnio tankio išsilydžiusios magmos ir ją supančių tankesnių uolienų.

W.Malfaitas sako, kad poveikis panašus į futbolo kamuolio laikymą po vandeniu: kai jį paleidžiate, oro pripildytą kamuolį tankesnis vanduo verčia kilti aukštyn.

Tačiau nebuvo žinoma, ar vien šio plūdrumo efekto pakanka. Gali būti, kad reikėjo papildomo veiksnio – pavyzdžiui, staigaus magmos išsiveržimo, vandens garų antplūdžio ar žemės drebėjimo.

Siekdami imituoti didelį slėgį ir karštį supervulkano kalderoje, tyrėjai apsilankė Grenoblyje, kur naudojosi eksperimentine stotimi, vadinama aukšto slėgio spindulių linija.

Jie patalpino sintetinę magmą į deimantinę kapsulę ir į jos vidų paleido didelės energijos rentgeno spindulius.

Europos sinchrotrono radiacijos būstinės mokslininkas Mohamedas Mezouaras sako, kad jei išmatuotume tankio tarp kietos ir skystos magmos skirtumą, galima būtų apskaičiuoti slėgį, kuris reikalingas spontaniškam išsiveržimui. Sąlygų Žemės plutoje atkūrimas, anot jo, nėra kasdienis reikalas, tačiau turėdami tinkamas priemones, jie gali palaikyti skystos magmos stabilumą iki 1700 laipsnių ir 36 000 atmosferų.

Eksperimentas parodė, kad perėjimas nuo kietos prie skystos magmos sukuria slėgį, kuris gali pralaužti 10 kilometrų Žemės plutą virš ugnikalnio kameros.

Carmen Sanchez-Valle iš Šveicarijos federalinio technologijų instituto Ciuriche sako, kad į įtrūkimus besiskverbianti magma ilgainiui pasiekia Žemės paviršių. O jai kylant, ji nevaldomai plečiasi, dėl to įvyksta sprogimas.

Tačiau W.Malfaito teigimu, jeigu Jeloustounas atsidurs ties išsiveržimo riba, mes vis tiek pamatysime perspėjimą. Tokiu atveju žemė pakiltų šimtus metrų – daug daugiau nei dabar. Mokslininkai mano, kad Jeloustounas šiuo metu turi apie 10-30 procentų dalinai išsilydžiusių medžiagų, o kad slėgis būtų pakankamai aukštas išsiveržimui, šis rodiklis turi pakilti iki 50 procentų.

Tame pačiame moksliniame žurnale publikuotame kitame tyrime, šiam vadovavęs Luca Caricchi iš Ženevos universiteto panaudojo matematinį modelį, kad paaiškintų skirtumus tarp įprastų ugnikalnių ir superugnikalnių.

Jis parodė, kad įprastas „hiperaktyvus“ ugnikalnis ilgainiui gali evoliucionuoti į „miegantį“ superugnikalnį.

Markas Jellinekas iš Britų Kolumbijos universiteto sako, kad kartu W.Malfaitas ir L.Caricchi piešia provokuojantį paveikslą. Jų rezultatai rodo, kad reti, milžiniški superišsiveržimai bei mažesni, dažnesni išsiveržimai atspindi svarbių vulkanizmą veikiančių jėgų transformaciją.

Parengta pagal „BBC“.