Ηφαιστειακή τέφρα ως πηγή θρεπτικών ουσιών

Η διαδρομή GEOTRACES GP21 και διασπορά ηφαιστειακής τέφρας από την ηφαιστειακή έκρηξη Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH). Από: Nature Communications (2024).

Ηφαιστειακή τέφρα ως πηγή θρεπτικών ουσιών: Πώς η έκρηξη Hunga Tonga επηρέασε τα οικοσυστήματα στον Νότιο Ειρηνικό.

Η έκρηξη του Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH) τον Ιανουάριο του 2022 εκτόξευσε περίπου 2,9 δισεκατομμύρια τόνους ηφαιστειακού υλικού στην ατμόσφαιρα και σε όλο τον Νότιο Ειρηνικό. Στις αρχές του 2022, μια επιστημονική αποστολή (GEOTRACES GP21) διερεύνησε τον αντίκτυπο αυτού του μνημειώδους γεγονότος στη βιογεωχημεία των επιφανειακών υδάτων του South Pacific Gyre (SPG).

Οι επιστήμονες εστίασαν ιδιαίτερα στις αλλαγές στη συγκέντρωση ιχνοστοιχείων στον ωκεανό και στην επιρροή τους στη θαλάσσια ζωή. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έχουν δημοσιευτεί στο Nature Communications .

Με υπολογιστή και πλοίο: Στοιχεία ηφαιστειακής επιρροής στον Νότιο Ειρηνικό

Για μια ολοκληρωμένη ανάλυση των επιπτώσεων της έκρηξης, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν συνδυασμό προηγμένων προσομοιώσεων υπολογιστή και ακριβούς ανάλυσης δειγμάτων. Για να προσομοιώσουν την εξάπλωση της ηφαιστειακής τέφρας μετά την έκρηξη, χρησιμοποίησαν το μοντέλο υπολογιστή HYSPLIT από την Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (NOAA), μια ομοσπονδιακή υπηρεσία των ΗΠΑ.

Το μοντέλο προσομοιώνει τη μεταφορά ουσιών στην ατμόσφαιρα. Χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό της διασποράς της ηφαιστειακής τέφρας σε διαφορετικά υψόμετρα για 72 ώρες και των τροχιών της τέφρας για έως και 315 ώρες.

Κατά τη διάρκεια της αποστολής SONNE SO289 ως μέρος του διεθνούς προγράμματος GEOTRACES από τον Φεβρουάριο έως τον Απρίλιο του 2022, οι ερευνητές συνέλεξαν δείγματα νερού κατά μήκος μιας καθορισμένης διαδρομής για να αναλύσουν την κατανομή των ιχνοστοιχείων και τις βιογεωχημικές επιδράσεις τους. Μεγάλη ποσότητα αιωρούμενης τέφρας, κυρίως ελαφρόπετρα, παρατηρήθηκε και συλλέχτηκε στο δυτικό SPG κατά τη διάρκεια της αποστολής.

Χρησιμοποιώντας ραδιογονικά ισότοπα νεοδυμίου και συγκεντρώσεις σπάνιων γαιών, οι ερευνητές μπόρεσαν να αποτυπώσουν μια σημαντική ηφαιστειακή είσοδο στο δυτικό SPG. Αυτή είναι η περιοχή που προσδιορίζεται ως η κύρια τοποθεσία εναπόθεσης μετά την έκρηξη με βάση το μοντέλο διασποράς ηφαιστειακής τέφρας. Επιπλέον, αναλύσεις θαλασσινού νερού ισοτόπων νεοδυμίου και στοιχείων σπάνιων γαιών χρησιμοποιήθηκαν για την παρακολούθηση της ηφαιστειακής εισροής και της χλωροφύλλης-α ως δείκτη για το φυτοπλαγκτόν.

Το φυτοπλαγκτόν επωφελείται από ιχνοστοιχεία σε ηφαιστειακό υλικό

Στο δυτικό SPG οι ερευνητές εντόπισαν σημαντικές ποσότητες ιχνοστοιχείων όπως ο σίδηρος και το νεοδύμιο, τα οποία συνήθως εισέρχονται στον ωκεανό μόνο σε ελάχιστες ποσότητες μέσω της ατμοσφαιρικής σκόνης. Η ηφαιστειακή έκρηξη απελευθέρωσε επιπλέον 32.000 τόνους σιδήρου και 160 τόνους νεοδυμίου. Η ποσότητα σιδήρου είναι ισοδύναμη με αυτή που λαμβάνει κανονικά η περιοχή σε ένα χρόνο, ενώ η ποσότητα νεοδυμίου είναι ισοδύναμη με την παγκόσμια εισροή ενός έτους.

«Ταυτόχρονα, μετρήσαμε αυξημένες συγκεντρώσεις χλωροφύλλης-α στα επιφανειακά νερά , υποδεικνύοντας αυξημένη ανάπτυξη φυτοπλαγκτού και συνεπώς βιολογική δραστηριότητα », λέει ο Δρ. Zhouling Zhang, ερευνητής στην Ερευνητική Μονάδα Παλαιο-Ωκεανογραφίας και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

Μακροπρόθεσμες κλιματικές επιπτώσεις

Η ομάδα κατάφερε να δείξει ότι τα ιχνοστοιχεία που απελευθερώνονται από τις ηφαιστειακές εκρήξεις παίζουν σημαντικό ρόλο για τη θαλάσσια ζωή. Αυτά τα στοιχεία, ιδιαίτερα το μικροθρεπτικό σίδηρο, δρουν ως θρεπτικά συστατικά στον ωκεανό που διεγείρουν την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού.

Το φυτοπλαγκτόν παίζει ουσιαστικό ρόλο στον παγκόσμιο κύκλο του άνθρακα, απορροφώντας το CO2 από την ατμόσφαιρα μέσω της φωτοσύνθεσης και αποθηκεύοντάς το στον ωκεανό. Επομένως, η αύξηση της βιολογικής παραγωγικότητας μπορεί επίσης να βελτιώσει την ικανότητα του ωκεανού να απορροφά CO2 από την ατμόσφαιρα - μια διαδικασία που θα μπορούσε να έχει μακροπρόθεσμο αντίκτυπο στο κλίμα.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η απελευθέρωση του μικροθρεπτικού σιδήρου από την έκρηξη HTHH είναι συγκρίσιμη με τη γονιμοποίηση σιδήρου που προκλήθηκε από την έκρηξη του όρους Pinatubo στις Φιλιππίνες τον Ιούνιο του 1991, όταν απελευθερώθηκαν περίπου 40.000 τόνοι ηφαιστειακού υλικού και μια επιβράδυνση 1,5 ppm στην Η αύξηση του ατμοσφαιρικού CO2 μετρήθηκε περίπου δύο χρόνια μετά την έκρηξη.

Ο Zhang λέει, "Πιστεύουμε ότι η έκρηξη Hunga Tonga θα μπορούσε να έχει παρόμοια επίδραση."

Zhouling Zhang et al, Substantial trace metal input from the 2022 Hunga Tonga-Hunga Ha'apai eruption into the South Pacific, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-52904-3

Journal information: Nature Communications 

https://phys.org/news/2024-11-volcanic-ash-source-nutrients-hunga.html