frodiga böljande kullar vagga stilla vattnet i Rumäniens Saint Anne Lake, som vilar i en gammal Krater från utbrottet av ciomadul vulkanen. Toppen senast blåste sin topp för cirka 30 000 år sedan, och dess långa lugn har lett till att många antar att vulkanen sannolikt inte skulle bryta ut igen.
men som det visar sig, kan klipporna miles under denna fridfulla scen vara stewing med en överraskande mängd värme. En studie som nyligen publicerades i Earth and Planetary Science Letters föreslår att systemet sannolikt hamnar mellan fem och 14 kubik miles av magma, en maximal volym mer än den för 20 000 stora pyramiderna i Giza.
för att vara tydlig betyder det inte att ett utbrott nödvändigtvis är i vulkanens framtid. Men arbetet uppmärksammar de potentiella riskerna med ofta förbisedda vulkaner som tyst har simmerat i tiotusentals år.
”vi ser företrädesvis på aktiva vulkaner-uppenbarligen för att de visar bevis på verklig risk”, säger studieförfattaren Mickael Laumonier från universitet Ukrainian Clermont Auvergne, Frankrike. ”Men vi bör inte glömma andra relativt nya unga vulkaner, eftersom de kan utgöra en risk som vi bör bedöma.”
genom att para geofysisk och geokemisk analys med numeriska simuleringar ger studien forskare en fantastisk titt på vad som kan brygga under Ciomandul—och det lovar att hjälpa forskare att bättre förstå hur liknande vulkaniska system utvecklas över tiden. (Utforska de vulkaniska titanerna i Ring of Fire.)
”allt detta är bra arbete”, säger Janine Krippner, en vulkanolog vid Smithsonian Global Volcanism Program som inte var inblandad i studien. Men hon varnar för att reta isär de exakta förhållandena miles under ytan är en oerhört svår uppgift.
”det är fortfarande inte vi som säger att det är vad fallet är”, säger hon. ”Det säger att vi har mycket data som visar att det här är vad det kan vara.”
eviga vulkaniska flammor
vid varje given tidpunkt utbrott minst 20 vulkaner runt om i världen. Men det finns många fler som potentiellt kan vara aktiva-problemet är att ta reda på vilka. (Läs om hur vulkaner bildas och det dödligaste utbrottet i historien.)
vulkaner som Ciomadul som inte har brutit ut under de senaste 10 000 åren kallas ofta inaktiva. Denna skiljelinje är dock något godtycklig, säger Krippner.
när det gäller vulkaner är ”utdöd” ett mycket osäkert ord”, säger hon. Vissa vulkaner, som den ökända Yellowstone supervolcano, kan ligga vilande i hundratusentals år mellan utbrott. (Ta reda på varför Yellowstone rankas bara 21: a i en lista över de farligaste amerikanska vulkanerna.)
ett tecken på att en till synes tyst vulkan har potential för framtida utbrott är om volymer av smält sten dröjer sig under den, och tidigare studier vid Ciomadul hade antytt att det kan vara fallet. Genom att studera hur seismiska vågor ricochet genom marken, tidigare forskare upptäckte några indikationer på en magma reservoar. Undersökningar av den underjordiska elektriska ledningsförmågan – en egenskap som påverkas av förhållanden som temperaturen och vatteninnehållet i klipporna—antydde också att zonen mellan tre och 17 mil ner kan vara mer mush än fast.
ändå var det fortfarande oklart om berget verkligen var smält, och i så fall hur mycket magma det kan finnas.
Consulting crystal record-keepers
för att svara på dessa frågor vände Laumonier och hans kollegor först till stenar från vulkanens tidigare utbrott. När magma sitter under en vulkan svalnar den långsamt och bildar kristaller, av vilka några fungerar som små mineralogiska rekordhållare och kartlägger förhållandena under vilka de bildades.
till exempel ändrar en klass av mineraler som kallas amfiboler Kemi beroende på temperatur och tryck under kristallisering. Att söka efter dessa kristaller i det utbrutna berget hjälper forskare att lära sig om förhållandena i detta gamla magmatiska system.
teamet kombinerade denna geokemiska data med vad de visste om systemets dimensioner och körde numeriska simuleringar för att bestämma hur snabbt det kunde ha svalnat genom tiden och för att se hur den vulkaniska VVS kunde se ut idag. Resultatet: klipporna i den övre skorpan under vulkanen är i genomsnitt 15 procent smälta, med vissa regioner så höga som 45 procent.
teamet verifierade detta resultat genom att skapa en modell baserad på mätningar av elektrisk ledningsförmåga för tidigare utbrutna stenar vid varierande temperaturer, tryck och vatteninnehåll. Detta hjälpte dem att tolka vad som tidigare sågs i de elektriska konduktivitetsmätningarna under Ciomadul.
detta andra tillvägagångssätt gav ett liknande resultat, vilket tyder på att zonen under vulkanen verkligen är mellan 20 och 58 procent smält. Även om detta är ett stort intervall för mängden magma som kan dröja kvar i Ciomaduls underjordiska rör, ger alla möjliga underjordiska förhållanden en betydande mängd smält för Ciomadul.
”vi har inga andra alternativ för att förklara den geofysiska anomali”, säger Laumonier.
forskare tror att ett utbrott är möjligt om en vulkan hamnar mer än ungefär 45 procent smält sten. Under det är ”systemet allt låst av kristaller, och det kan inte bryta ut”, säger Michael Ackerson, kurator för stenar och malmer vid Smithsonian National Museum of Natural History i Washington, DC
således tyder den senaste analysen på att ett utbrott kan vara möjligt vid Ciomadul—men det betyder inte att det är oundvikligt.
Mushy VVS
viktigt är att denna studie också undersöker frågan om hur sådana system djupt inuti jorden faktiskt ser ut.
”den traditionella Tropen i en magmakammare är den här stora, gigantiska hotfulla, röda heta magma som sitter i skorpan som håller på att bryta ut och döda oss alla”, säger Ackerson.
men forskning tyder alltmer på att det sannolikt inte är fallet. Istället spenderar magma reservoarer de flesta av sina liv tyst i skorpan. De är ofta åtminstone delvis kristalliserade och bildar en grusig, stenig soppa med varierande proportioner kristaller för att smälta i hela systemet. Detta förhållande kan drastiskt skilja sig åt i den magmatiska VVS av en vulkan till nästa.
för Ciomadul tror forskarna att den smälta stenen samlar i två zoner av mush: en övre region mellan tre och 11 miles djup och en lägre, varmare reservoar som börjar runt 18.5 miles ner. Var och en av dessa zoner består sannolikt av överlappande fickor av smält material med något annorlunda temperatur och sammansättning. För tillfället är det oklart hur de två zonerna exakt ansluter, men den nya magmatiska kartläggningen ger fortfarande värdefull information om vulkanens inre arbete.
”Detta är en ny datapunkt i historien om globala magmas”, säger Ackerson. ”Det här är en specifik vulkan i en viss tidpunkt, och det kommer att hjälpa oss att få en mycket bredare, nyanserad bild av hur magmas bildas och utvecklas.”