frodige bølgende bakker vugger det stille vand i Rumæniens Saint Anne-sø, der hviler i et gammelt krater fra udbruddet af vulkanen Ciomadul. Toppen blæste sidst sin top for omkring 30.000 år siden, og dens lange ro har fået mange til at antage, at vulkanen sandsynligvis ikke ville bryde ud igen.
Men da det viser sig, klipperne miles under denne fredfyldte scene kan stødning med en overraskende mængde varme. En undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Earth and Planetary Science Letters, antyder, at systemet sandsynligvis har mellem fem og 14 kubikmeter magma, et maksimalt volumen mere end 20.000 store pyramider i Disa.
for at være klar betyder det ikke, at et udbrud nødvendigvis er i vulkanens fremtid. Men arbejdet henleder opmærksomheden på de potentielle farer ved ofte oversete vulkaner, der roligt har simret i titusinder af år.
“vi ser fortrinsvis på aktive vulkaner—naturligvis fordi de viser tegn på reel risiko,” siger studieforfatter Mickael Laumonier fra Universit Kristian Clermont Auvergne, Frankrig. “Men vi bør ikke glemme andre relativt nylige unge vulkaner, fordi de kunne udgøre en risiko, som vi bør vurdere.”
ved at parre geofysisk og geokemisk analyse med numeriske simuleringer giver undersøgelsen forskere et fantastisk kig på, hvad der kan brygge under Ciomandul—og det lover at hjælpe forskere med bedre at forstå, hvordan lignende vulkanske systemer udvikler sig over tid. (Udforsk de vulkanske titaner i Ring of Fire.)
“alt dette er godt arbejde,” siger Janine Krippner, en vulkanolog ved Smithsonian Global Volcanism Program, som ikke var involveret i undersøgelsen. Men hun advarer om, at drilleri fra hinanden de præcise forhold miles under overfladen er en utrolig vanskelig opgave.
“det er stadig ikke os, der siger, at det er tilfældet,” siger hun. “Det siger, Vi har mange data, der viser, at det er, hvad det kan være.”
evige vulkanske flammer
på et givet tidspunkt bryder mindst 20 vulkaner rundt om i verden. Men der er mange flere, der potentielt kan være aktive-problemet er at finde ud af hvilke. (Læs om hvordan vulkaner dannes og det dødeligste udbrud i historien.)
vulkaner som Ciomadul, der ikke har udbrudt i de sidste 10.000 år eller deromkring, kaldes ofte inaktive. Denne skillelinje er dog noget vilkårlig, siger Krippner.
når det kommer til vulkaner, er “‘uddød’ et meget svagt ord,” siger hun. Nogle vulkaner, som den berygtede gulsten supervolcano, kan ligge i dvale i hundreder af tusinder af år mellem udbrud. (Find ud af hvorfor Gulsten rangerer bare 21st i en liste over de farligste amerikanske vulkaner.)
et tegn på, at en tilsyneladende stille vulkan har potentialet for fremtidige udbrud, er, hvis volumener af smeltet sten dvæler under den, og tidligere undersøgelser ved Ciomadul havde antydet, at det kunne være tilfældet. Ved at studere den måde, seismiske bølger ricochet gennem jorden, opdagede tidligere forskere nogle indikationer på et magma reservoir. Undersøgelser af den elektriske ledningsevne under jorden—en egenskab, der er påvirket af forhold som klippernes temperatur og vandindhold-antydede også, at området mellem tre og 17 miles ned kan være mere mos end fast.
alligevel var det stadig uklart, om klippen virkelig var smeltet, og i bekræftende fald, hvor meget magma der kunne være.
Consulting crystal record-keepers
for at besvare disse spørgsmål vendte Laumonier og hans kolleger først til klipper fra vulkanens tidligere udbrud. Da magma sidder under en vulkan, afkøles den langsomt og danner krystaller, hvoraf nogle fungerer som små mineralogiske rekordholdere og kortlægger de forhold, de dannede sig under.
for eksempel ændrer en klasse af mineraler kendt som amfiboler Kemi afhængigt af temperatur og tryk under krystallisation. At søge efter disse krystaller i den udbrudte sten hjælper forskere med at lære om forholdene i dette gamle magmatiske system.
holdet kombinerede disse geokemiske data med, hvad de vidste om systemets dimensioner og kørte numeriske simuleringer for at bestemme, hvor hurtigt det kunne have afkølet gennem tiden, og for at se, hvordan det vulkanske VVS kunne se ud i dag. Resultatet: klipperne i den øvre skorpe under vulkanen er i gennemsnit 15 procent smeltet, med nogle regioner så høje som 45 procent.
holdet bekræftede dette resultat ved at lave en model baseret på målinger af elektrisk ledningsevne for tidligere udbrudte klipper ved varierende temperaturer, tryk og vandindhold. Dette hjalp dem med at fortolke, hvad der blev set før i målinger af elektrisk ledningsevne under Ciomadul.
denne anden tilgang gav et lignende resultat, hvilket tyder på, at området under vulkanen faktisk er mellem 20 og 58 procent smeltet. Selvom dette er et stort interval for mængden af magma, der kan være dvælende i Ciomaduls undergrundsrør, giver alle mulige undergrundsforhold en betydelig mængde smelte for Ciomadul.
“vi har ingen andre muligheder for at forklare den geofysiske anomali,” siger Laumonier.
forskere mener, at et udbrud er muligt, hvis en vulkan har mere end omkring 45 procent smeltet sten. Under det er “systemet låst op af krystaller, og det kan ikke bryde ud”, siger Michael Ackerson, kurator for klipper og Malme ved Smithsonian National Museum of Natural History i DC
denne seneste analyse antyder således, at et udbrud kan være muligt på Ciomadul—men det betyder ikke, at det er uundgåeligt.
grødet VVS
det er vigtigt, at denne undersøgelse også undersøger spørgsmålet om, hvordan sådanne systemer dybt inde i jorden faktisk ser ud.
” den traditionelle trope af en magma kammer er denne store, gigantiske truende udseende, rødglødende klat af magma sidder i skorpen, der er ved at bryde ud og dræbe os alle,” Ackerson siger.
men forskning tyder i stigende grad på, at det sandsynligvis ikke er tilfældet. I stedet bruger magma reservoirer det meste af deres liv stille i skorpen. De er ofte i det mindste delvist krystalliserede og danner en grødet, stenet suppe med forskellige proportioner af krystaller til at smelte i hele systemet. Dette forhold kan drastisk variere i den magmatiske VVS af en vulkan til den næste.
for Ciomadul mener forskerne, at den smeltede sten samler sig i to områder af mush: en øvre region mellem tre og 11 miles dyb og et lavere, varmere reservoir, der starter omkring 18,5 miles ned. Hvert af disse områder er sandsynligvis sammensat af overlappende lommer af smeltet materiale med lidt forskellig temperatur og sammensætning. For nu er det uklart, hvordan de to områder præcist forbinder, men den nye magmatiske kortlægning giver stadig værdifuld information om denne vulkans indre arbejde.
“dette er et nyt datapunkt i historien om globale magmas,” siger Ackerson. “Dette er en specifik vulkan på et bestemt tidspunkt, og det vil hjælpe os med at få et meget bredere, nuanceret billede af, hvordan magmas dannes og udvikler sig.”