bujne wzgórza kołyszą spokojne wody rumuńskiego Jeziora Świętej Anny, które spoczywa w starożytnym kraterze z erupcji wulkanu Ciomadul. Szczyt ostatnio wysadził swój szczyt około 30 000 lat temu, a jego długotrwałe wyciszenie doprowadziło wielu do założenia, że wulkan prawdopodobnie nie wybuchnie ponownie.
ale jak się okazuje, skały kilometry poniżej tej spokojnej sceny mogą dusić się zaskakującą ilością ciepła. Badania opublikowane niedawno w earth and Planetary Science Letters sugerują, że system prawdopodobnie przechowuje od pięciu do 14 mil sześciennych magmy, maksymalną objętość większą niż 20 000 wielkich piramid w Gizie.
aby było jasne, nie oznacza to, że erupcja musi być w przyszłości wulkanu. Ale praca zwraca uwagę na potencjalne zagrożenia często pomijane wulkany, które spokojnie gotują się przez dziesiątki tysięcy lat.
„patrzymy preferencyjnie na aktywne wulkany—oczywiście dlatego, że wykazują one dowody na rzeczywiste ryzyko”, mówi autor badania Mickael Laumonier z Université Clermont Auvergne, Francja. „Nie powinniśmy jednak zapominać o innych stosunkowo młodych wulkanach, ponieważ mogą one stanowić ryzyko, które powinniśmy ocenić.”
łącząc analizę geofizyczną i geochemiczną z symulacjami numerycznymi, badanie daje naukowcom oszałamiający wgląd w to, co może się wydarzyć pod Ciomandul—i obiecuje pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, jak podobne systemy wulkaniczne ewoluują w czasie. (Poznaj wulkanicznych tytanów pierścienia ognia.)
„wszystko to jest świetna praca”, mówi Janine krippner, wulkanolog w Smithsonian Global Volcanism Program, który nie był zaangażowany w badanie. Ostrzega jednak, że dokuczanie precyzyjnym Warunkom pod powierzchnią jest niezwykle trudnym zadaniem.
„Mówi się, że mamy wiele danych, które pokazują, że to jest to, co może być.”
wieczne płomienie wulkaniczne
w danym momencie na całym świecie wybucha co najmniej 20 wulkanów. Ale istnieje wiele innych, które mogą być potencjalnie aktywne-problemem jest ustalenie, które z nich. (Przeczytaj o tym, jak tworzą się wulkany i najgroźniejsza erupcja w historii.)
wulkany takie jak Ciomadul, które nie wybuchły w ciągu ostatnich 10,000 lat lub tak są często nazywane nieaktywnymi. Jednak ta linia podziału jest nieco arbitralna, mówi Krippner.
jeśli chodzi o wulkany, to „wymarłe” to bardzo podejrzane słowo. Niektóre wulkany, takie jak niesławny supervolcano Yellowstone, mogą leżeć uśpione przez setki tysięcy lat między erupcjami. (Dowiedz się, dlaczego Yellowstone zajmuje 21 miejsce na liście najbardziej niebezpiecznych wulkanów w USA.)
jednym ze znaków, że pozornie cichy wulkan ma potencjał dla przyszłych erupcji, jest to, że objętości stopionej skały pozostają pod nim, a wcześniejsze badania na Ciomadul wskazywały, że może tak być. Badając sposób, w jaki fale sejsmiczne rykoszetują się przez ziemię, dawni naukowcy zauważyli pewne oznaki zbiornika magmy. Badania podpowierzchniowego przewodnictwa elektrycznego-właściwość, która jest pod wpływem warunków, takich jak temperatura i zawartość wody w skałach—również zasugerował, że strefa między trzy i 17 mil w dół może być bardziej papka niż stałe.
jednak nadal nie było jasne, czy skała jest naprawdę stopiona, a jeśli tak, to ile magmy może tam być.
konsultując się z posiadaczami kryształowych rekordów
aby odpowiedzieć na te pytania, Laumonier i jego koledzy po raz pierwszy zwrócili się do skał z poprzednich erupcji wulkanu. Gdy magma znajduje się pod wulkanem, powoli ochładza się i tworzy kryształy, z których niektóre działają jako małe Mineralogiczne rejestratory, opisując warunki, w których powstały.
na przykład klasa minerałów znanych jako amfibole zmienia chemię w zależności od temperatury i ciśnienia podczas krystalizacji. Poszukiwanie tych kryształów w wybuchającej skale pomaga naukowcom poznać warunki tego starożytnego systemu magmowego.
zespół połączył te dane geochemiczne z tym, co wiedzieli o wymiarach systemu i przeprowadził symulacje numeryczne, aby określić, jak szybko mógł ochłodzić się w czasie i zobaczyć, jak wulkaniczna hydraulika może wyglądać dzisiaj. Wynik: skały w górnej skorupie pod wulkanem są średnio stopione w 15 procentach, a w niektórych regionach nawet 45 procent.
zespół zweryfikował ten wynik, tworząc model oparty na pomiarach przewodności elektrycznej dla wcześniej wybuchniętych skał w różnych temperaturach, ciśnieniach i zawartości wody. Pomogło im to zinterpretować to, co było wcześniej widoczne w pomiarach przewodności elektrycznej w ramach Ciomadul.
to drugie podejście dało podobny wynik, sugerując, że strefa pod wulkanem jest rzeczywiście między 20 a 58 procent stopionego. Chociaż jest to duży zakres dla ilości magmy, która może pozostawać w rurach podpowierzchniowych Ciomadul, wszystkie możliwe Warunki podpowierzchniowe dają znaczną ilość stopu dla Ciomadul.
„nie mamy innych możliwości wyjaśnienia anomalii geofizycznej” – mówi Laumonier.
naukowcy uważają, że erupcja jest możliwa, jeśli wulkan zawiera więcej niż około 45 procent stopionej skały. Poniżej tego, „system jest zamknięty przez kryształy i nie może wybuchnąć”, mówi Michael Ackerson, kustosz skał i rud w Smithsonian National Museum of Natural History w Waszyngtonie
Tak więc, ta najnowsza analiza sugeruje, że erupcja może być możliwa w Ciomadul—ale to nie znaczy, że jest nieunikniona.
co ważne, badanie to bada również pytanie, jak faktycznie wyglądają takie systemy głęboko wewnątrz Ziemi.
„tradycyjnym tropem Komory magmowej jest ta wielka, gigantyczna, groźna, gorąca do czerwoności kropla magmy siedząca w skorupie, która zaraz wybuchnie i zabije nas wszystkich”, mówi Ackerson.
ale badania coraz częściej sugerują, że tak nie jest. Zamiast tego, zbiorniki magmy spędzają większość swojego życia cicho duszenia w skorupie. Często są przynajmniej częściowo skrystalizowane, tworząc papkowatą, kamienistą zupę o różnych proporcjach kryształów do stopienia w całym systemie. Stosunek ten może drastycznie różnić się w magmowej hydrauliki jednego wulkanu do drugiego.
w przypadku Ciomadul naukowcy uważają, że stopiona skała gromadzi się w dwóch strefach papki: górnym regionie między trzema a 11 mil głębokim i niższym, gorętszym zbiorniku zaczynającym się około 18,5 mil w dół. Każda z tych stref składa się prawdopodobnie z nakładających się kieszeni stopionego materiału o nieco innej temperaturze i składzie. Na razie nie jest jasne, w jaki sposób dwie strefy dokładnie się łączą, ale nowe mapowanie magmowe nadal dostarcza cennych informacji na temat wewnętrznego działania wulkanu.
„To jest jeden szczególny wulkan w jednym konkretnym punkcie czasowym, a to pomoże nam uzyskać znacznie szerszy, niuansowy obraz tego, jak tworzą się i ewoluują magmy.”