Wulkany to wielkie butelki coli. I niektóre z nich potrafią wybuchnąć w sekundę

Kiedy ostatnio potrząsałeś butelką napoju gazowanego, zanim ją otworzyłeś? No właśnie. Wszyscy wiemy, co się wtedy dzieje — fontanna słodkiego chaosu na całą kuchnię.

Okazuje się, że wulkany działają dokładnie tak samo. I właśnie dlatego nowe badanie naukowców z Cornell może dosłownie uratować życie tysiącom ludzi.

Dwa wybuchy, dwa zupełnie inne scenariusze

Naukowcy przyjrzeli się Mount Etna na Sycylii — jednemu z najbardziej aktywnych wulkanów na świecie. Wybrali dwa erupcje sprzed tysięcy lat. Jedna wydarzyła się około 122 roku przed naszą erą. Druga jakieś cztery tysiące lat temu.

Różnica między nimi? Ogromna.

Erupcja z 122 roku p.n.e. należała do najsilniejszych — tak zwany poziom pliniacki, od Pliniusza Młodszego, który opisał wybuch Wezuwiusza w 79 roku naszej ery. Magma zaczęła się podnosić z głębokości około 22 kilometrów. Czyli mniej więcej tyle, ile wynosi granica atmosfery.

Ale zamiast pędzić ku powierzchni, magma zwolniła. Zatrzymała się na poziomie 2-5 kilometrów pod ziemią i tam sobie tkwiła. Przez tygodnie. Powoli uwalniając gaz, jak powoli opróżniana balonik.

Wyobraź sobie napięcie budowane przez wiele dni. A potem nagle — bum.

A teraz porównaj to z drugą

Erupcja sprzed czterech tysięcy lat wyglądała zupełnie inaczej. Magma podniosła się z głębokości 24-30 kilometrów i wyleciała na powierzchnię w ciągu kilku godzin.

Kilka godzin. Nie dni. Nie tygodni.

Skąd ta różnica?

Gazy, o które nikt nie pyta

Wszystko rozchodzi się o gazy rozpuszczone w magmie. Woda, dwutlenek węgla — to one są jak bąbelki w twojej coli. Kiedy warunki się zmieniają, gazy błyskawicznie wydzielają się z roztopionej skały. I wtedy dochodzi do eksplozji.

Zespół profesora Estebana Gazela opracował metodę z użyciem spektroskopii Ramana. Dzięki niej można zbadać mikroskopijne kryształy, które formowały się wewnątrz magmy. Te kryształy zawierają maleńkie pęcherzyki gazu — tak małe, że stanowią zaledwie 1-10% grubości ludzkiego włosa.

Analiza tych pęcherzyków pozwala określić ciśnienie, a z niego głębokość. A z głębokości — przebieg całej erupcji.

Co wyszło?

Erupcja trwająca godziny miała znacznie wyższą zawartość dwutlenku węgla. Ta trwająca tygodnie? Kontrolowała ją głównie woda.

Niektóre wulkany to głównie CO2 — na przykład te na wyspach oceanicznych. Inne rządzą się wodą — jak te w strefach subdukcji. Ale Etna? Etna ma jedno i drugie. I te dwa pierwiastki ze sobą konkurują. Kiedy wygrywa CO2 — wszystko dzieje się szybko i głęboko. Kiedy dominuje woda — erupcja rozwija się wolniej, bliżej powierzchni.

Dlaczego to jest takie ważne?

Bo jeśli naukowcy potrafią rozpoznać, co dokładnie dzieje się pod powierzchnią wulkanu, mogą przewidzieć, jak będzie wyglądać kolejna erupcja.

Wyobraź sobie, że możesz stwierdzić, czy wulkan szykuje się do wybuchu, na który ludzie mają tygodnie na ewakuację — czy może magma pędzi z głębin i dotrze na powierzchnię w ciągu kilku godzin, praktycznie bez ostrzeżenia.

Taka wiedza może decydować o życiu i śmierci.

Profesor Gazel porównał wulkany do butelek napoju gazowanego. Delikatnie odkręcisz — możesz sobie nalać. Potrząśniesz najpierw — masz eksplozję. Jego laboratorium próbuje dokładnie określić, ile dokładnie potrząsania dzieje się pod powierzchnią.

Podsumowanie

Mount Etna z wierzchu wygląda łagodnie. Od stuleci regularnie wybucha, a nawet przyciąga turystów. Ale zajrzysz głębiej — dosłownie — a odkryjesz wulkan o wielu twarzach. Zdolny do zupełnie różnych zachowań, w zależności od niewidzialnych walk chemicznych rozgrywających się kilometrami pod naszymi stopami.

Następnym razem, kiedy będziesz otwierać butelkę coli, pomyśl chwilę. Gdzieś tam, na Sycylii, planeta robi coś zaskakująco podobnego. Tylko w trochę większej skali.

I dzięki naukowcom, którzy analizują kryształy cieńsze niż ludzkie włosy, powoli uczymy się odczytywać znaki ostrzegawcze.

Całkiem niezłe, prawda?