Vulkaner är som skakade läskflaskor — och forskare har hittat ett sätt att förutsäga "explosionen"

Har du någonsin skakat en läskflaska och sedan öppnat den? I så fall vet du exakt vad som händer: kolsyrad kaosa överallt.

Nu visar det sig att vulkaner är som gigantiska, planet-stora läskflaskor. Att förstå hur de "skakas om" kan rädda liv.

Två utbrott, två helt olika historier

Forskare från Cornell universitet har publicerat ny forskning som helt förändrar hur vi tänker på vulkanutbrott. Deras studieobjekt? Mount Etna på Sicilien — en av världens mest aktiva vulkaner, och tydligen en av de mest oberäkneliga.

Det konstiga är att forskarna tittade på två stora utbrott från Etnas förflutna. De låg inte ens så långt ifrån varandra i geologisk tid. Ett inträffade omkring 122 f.Kr., det andra för cirka 4 000 år sedan. Men sättet dessa utbrott skedde på kunde inte ha varit mer olika.

Utbrottet år 122 f.Kr. var ett stort sådant — vi pratar Plinian-nivå, den mest explosiva klassen av utbrott, uppkallad efter Plinius den äldre som beskrev Vesuvius utbrott år 79 e.Kr. Det intressanta är att det här utbrottet inte bara exploderade från ingenstans.

Magman började stiga från cirka 22 kilometers djup. Det är ungefär avståndet från jordytan till rymdens kant, om man ska sätta det i perspektiv. Men istället för att rusa mot ytan som man skulle förvänta sig från ett stort utbrott, blev magman lat. Den steg långsamt, och stannade sedan helt vid bara 2 till 5 kilometers djup under flera veckor.

Kan du föreställa dig det? Veckor av tryckuppbyggnad medan magman bara hängde där, långsamt släppte ut gas som en luftballong som sakta töms. Sen, äntligen — pang.

Jämför det med det andra utbrottet

Fall Stratified-utbrottet för ungefär 4 000 år sedan? Helt annan personlighet. Magman sköt upp från ännu djupare — 24 till 30 kilometers djup — och nådde ytan på bara några timmar.

Timmar. Inte dagar, inte veckor. Timmar.

Vad är skillnaden mellan dessa två utbrott? Enligt professor Esteban Gazel, som ledde forskningen, handlar allt om vilka gaser som var löst i magman.

Den hemliga ingrediensen: Osynlig gas

Här blir det vetenskapligt, men häng med för det här är genuint coolt.

Vulkaner innehåller volatiler — i praktiken gaser som vatten och koldioxid som är fångade inne i den smälta bergarten. Tänk på dem som kolsyran i din läsk. När förhållandena ändras kan dessa gaser separera från magman väldigt snabbt, vilket skapar det tryck som leder till explosioner.

Forskarlaget utvecklade en teknik med Raman-spektroskopi för att undersöka små kristaller som bildats inne i magman. Dessa kristaller innehåller mikroskopiska gasbubblor — otroligt små, kanske 1 till 10 procent av en människohårs tjocklek. Genom att analysera dessa bubblor kunde de räkna ut trycket, vilket visar djupet, vilket i sin tur berättar historien om hur utbrottet utspelade sig.

Vad hittade de? Utbrottet som tog timmar hade en mycket högre koncentration av koldioxid. Utbrottet som tog veckor kontrollerades mer av vatten.

Vissa vulkaner är mest koldioxid-dominerade (som de på havsöar), och vissa kontrolleras mest av vatten (som de i subduktionszoner). Men Etna? Etna har båda, som tävlar om herraväldet. Och när koldioxiden vinner går det snabbt och djupt. När vattnet tar över sker händelserna på grunda nivåer och utvecklas långsammare.

Varför borde vi bry oss?

Det här spelar roll. Om forskare kan lista ut vad som händer under jord vid en vulkan kan de göra bättre förutsägelser om vilken typ av utbrott som kan hända härnäst.

Tänk dig att kunna avgöra om en vulkan är på väg mot ett veckolångt utbrott som ger människor tid att fly, eller om den är på väg att skjuta upp magma från djupet på bara några timmar med nästan inget varning. Den informationen kan bokstavligen rädda tusentals liv.

Professor Gazel jämförde vulkaner med läskflaskor, vilket jag älskar. Öppnar du en försiktigt kan du hälla upp en trevlig drink. Skakar du den först får du en explosion. Hans labb försöker lista ut exakt hur mycket "skakning" som sker under ytan.

Sammanfattningen

Mount Etna kan verka som en snäll jätte från ytan — den har varit aktivt utbrottande i århundraden och är till och med en populär turistattraktion. Men gräver du lite djupare (bokstavligt) hittar du en vulkan med flera personligheter, kapabel till drastiskt olika beteenden beroende på osynliga kemiska strider miles under våra fötter.

Nästa gång du öppnar en läskflaska, ta dig en stund att uppskatta att någonstans i Italien gör planeten något anmärkningsvärt liknande, bara i lite större skala. Och tack vare forskare som är villiga att analysera kristaller tunnare än en människohår lär vi oss sakta läsa varningssignalen.

Ganska fantastiskt, eller hur?