Tulivuoret ovat kuin pullotettua limsapussia – ja se voi pelastaa ihmishenkiä

Oletko koskaan ravistanut limsapullon ja avannut sen? Tiedät varmasti, mitä tapahtuu: kuohuvaa sekasortoa kaikkialla. No, tulivuoret ovat käytännössä planeetan kokoisia limsapulloja, ja niiden "ravistamisen" ymmärtäminen voisi pelastaa ihmishenkiä.

Cornellin yliopiston tutkijaryhmä julkaisi tutkimuksen, joka muuttaa täysin käsitystämme tulivuorenpurkauksista. Heidän tutkimuskohde? Italian Etna – yksi maapallon aktiivisimmista tulivuorista, joka osoittautui myös yhdeksi epäjohdonmukaisimmista.

Kaksi purkausta, kaksi täysin erilaista tarinaa

Tässä on jotain hämmästyttävää: Tutkijat tarkastelivat kahta Etnan menneisyyden merkittävää purkausta, eivätkä ne olleet geologisessa mittakaavassa edes kovin kaukana toisistaan. Toinen tapahtui noin 122 eKr., ja toinen noin 4 000 vuotta sitten. Mutta tapa, jolla nämä purkaukset etenivät, ei olisi voinut olla erilaisempi.

Vuoden 122 eKr. purkaus oli valtava – puhutaan Plinian-tason räjähdyksestä, voimakkaimmasta purkausluokasta, nimettynä Plinius vanhemman mukaan, joka kuvaili kuuluisasti Vesuviuksen räjähtämistä vuonna 79 jKr. Mutta asia ei ollut se, mitä luulit: tämä purkaus ei vain räjähtänyt tyhjästä.

Magna alkoi kohota noin 22 kilometrin syvyydestä. Se on suunnilleen sama kuin matka maan pinnalta avaruuden reunalle. Mutta sen sijaan, että magna olisi rynnännyt pintaan odotetulla tavalla, se oli laiska. Se kohosi hitaasti ja pysähtyi sitten melkein kokonaan 2–5 kilometrin syvyyteen viikkojen ajaksi.

Kuvittele se? Viikkoja painetta rakentumassa, kun magna istui siellä ja päästi kaasua hitaasti ulos kuin hitaasti tyhjentyvä ilmapallo. Sitten lopulta – räjähdys. Viikkojen odotus pääasialliselle tapahtumalle.

Vertaa sitä toiseen

Noin 4 000 vuotta sitten tapahtunut Fall Stratified -purkaus? Täysin erilainen luonne. Tämä magna ampaisi ylös vielä syvemmältä – puhutaan 24–30 kilometristä – ja saavutti pinnan tunneissa.

Tunneissa. Ei päivissä, ei viikoissa. Tunneissa.

Mikä erottaa nämä kaksi purkausta toisistaan? Tutkimusta johtaneen Esteban Gazel -professorin mukaan kyse on kaikesta siitä, mitä kaasuja magmaan oli liuennut.

Näkymätön ainesosa: kaasut

Tässä kohtaa asiat käyvät tieteelliseksi, mutta pysy mukana, koska tämä on oikeasti jännittävää.

Tulivuoret sisältävät haihtuvia aineita – käytännössä vettä ja hiilidioksidia, jotka ovat vangittuina sulan kiven sisälle. Ajattele niitä kuin limsan hiilivetyä. Kun olosuhteet muuttuvat, nämä kaasut voivat erota magmasta nopeasti ja luoda sitä painetta, joka johtaa räjähdyksiin.

Tutkijaryhmä kehitti tekniikan, joka käyttää Raman-spektroskopiaa tutkiakseen pieniä kiteitä, jotka muodostuivat magman sisälle. Nämä kiteet sisältävät mikroskooppisia kaasukuplia – uskomattoman pieniä, ehkä 1–10 prosenttia ihmisen hiusten paksuudesta. Analysoimalla näitä kuplia he pystyivät selvittämään paineen, mikä kertoo syvyyden, mikä taas kertoo, miten purkaus eteni.

Mitä he löysivät? Tuntien kestänyt purkaus sisälsi paljon korkeamman hiilidioksidipitoisuuden. Viikkoja kestänyt purkaus oli enemmän veden hallitsema.

Jotkut tulivuoret ovat enimmäkseen hiilidioksidipitoisia (kuten merellisillä saarilla olevat), ja jotkut ovat enimmäkseen vesihallittuja (kuten subduktiovyöhykkeillä olevat). Mutta Etna? Etnalla on molempia, kilpailemassa hallinnasta. Ja kun hiilidioksidi voittaa, asiat etenevät nopeasti ja syvältä. Kun vesi ottaa ohjat, toiminta tapahtuu matalammalla tasolla ja kehittyy hitaammin.

Miksi meidän pitäisi välittää?

Tässä on syy, miksi tällä on merkitystä. Jos tiedemiehet pystyvät selvittämään, mitä tapahtuu tulivuoren alla, he voivat tehdä parempia ennusteita siitä, millainen purkaus saattaa tapahtua seuraavaksi.

Kuvittele, että osaat kertoa, rakentaako tulivuori kohti viikkojen mittaista tapahtumaa, joka antaa ihmisille aikaa evakuoitua, vai onko se ampaisemassa magman syvyyksistä tunneissa lähes ilman varoitusta. Tämä tieto voisi kirjaimellisesti pelastaa tuhansia henkiä.

Professori Gazel vertasi tulivuoria limsapulloihin, mikä on loistava vertaus. Avaa yksi huolellisesti, ja voit kaataa itsellesi mukavan juoman. Ravista sitä ensin, ja saat räjähdyksen. Hänen laboratorionsa yrittää selvittää, kuinka paljon "ravistamista" tapahtuu pinnan alla.

Kaiken ydin

Etna saattaa näyttää lempeältä jättiläiseltä pinnalta katsottuna – se on aktiivisesti purkautunut vuosisatoja ja on jopa suosittu matkailukohde. Mutta kaiva vähän syvemmälle (kirjaimellisesti), niin löydät tulivuoren, jolla on useita persoonallisuuksia, kykenevä täysin erilaiseen käyttäytymiseen riippuen näkymättömistä kemiallisista taisteluista, jotka tapahtuvat kilometrien syvyydessä jalkojemme alla.

Seuraavan kerran kun avaat limsapullon, pysähdy hetkeksi arvostamaan, että jossain Italian puolella planeetta tekee jotain hämmästyttävän samankaltaista, vain hieman isommassa mittakaavassa. Ja kiitos tutkijoiden, jotka ovat valmiita analysoimaan kiteitä ohuempia kuin ihmisen hiukset, opimme hitaasti lukemaan varoitusmerkkejä.

Aika hämmästyttävää, eikö olekin?