Οι μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις οφείλονται σε αέριο που διαλύεται ξανά στο μάγμα;
Η κατανόηση του τι πυροδοτεί τις μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις είναι ζωτικής σημασίας για την αξιολόγηση του κινδύνου, αλλά ο ακριβής μηχανισμός που προκαλεί αυτές τις εκρήξεις εξακολουθεί να είναι ελάχιστα κατανοητός. Η επικρατούσα θεωρία είναι ότι η πτητική εκροή - αέριο που προέρχεται από το μάγμα - είναι ένας κύριος παράγοντας που προκαλεί εκρήξεις, ιδιαίτερα σε ηφαίστεια πλούσια σε πυρίτιο. Ωστόσο, μια νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications , υποστηρίζει ότι στην πραγματικότητα το αέριο που διαλύεται πίσω στο μάγμα οδηγεί στην συμπίεση που απαιτείται για μεγάλες εκρήξεις.
Πτητική αποβολή έναντι πτητικής επαναρρόφησης
Προηγούμενη έρευνα έχει τονίσει την πτητική εκκένωση ως παράγοντα που προκαλεί έκρηξη που προκαλείται από την αυξανόμενη πίεση στους μαγματικούς θαλάμους. Στην πτητική εκκένωση, διαλυμένα αέρια, όπως οι υδρατμοί, το διοξείδιο του άνθρακα και το θείο, διαχωρίζονται από ένα τήγμα πυριτικού οξέος για να σχηματίσουν φυσαλίδες καθώς το μάγμα ανεβαίνει ή ψύχεται. Αυτό μειώνει τη διαλυτότητα, δημιουργώντας σημαντική μαγματική υπερπίεση, η οποία προκαλεί ηφαιστειακές εκρήξεις. Ορισμένες προηγούμενες μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι τα διαλυμένα αέρια σε μεγάλα ηφαιστειακά συστήματα μπορούν στην πραγματικότητα να ρυθμίσουν την πίεση, καθιστώντας τις εκρήξεις λιγότερο συχνές, αλλά μεγαλύτερες όταν συμβαίνουν.
«Ωστόσο, για να λειτουργήσει η εκροή πτητικών ουσιών ως πρωταρχική αιτία έκρηξης, η εκροή πρέπει να ξεπεράσει τόσο την απώλεια πτητικών ουσιών μέσω παθητικής απαέρωσης όσο και την ιξώδη χαλάρωση του φλοιού. Αυτό, ωστόσο, απαιτεί γρήγορους ρυθμούς κρυστάλλωσης που είναι δύσκολο να διατηρηθούν σε μεγαλύτερες, θερμικά ρυθμισμένες δεξαμενές. Σε μεγάλα πυριτικά συστήματα, τα εκλυμένα πτητικά μπορούν επομένως να ασκήσουν πρωταρχικό έλεγχο στη συμπιεστότητα του μάγματος και στην ανάπτυξη του θαλάμου, αντί να πυροδοτούν άμεσα εκρήξεις», εξηγούν οι συγγραφείς της μελέτης.
Η νέα μελέτη διερευνά την αντίθετη διαδικασία, που ονομάζεται πτητική επαναρρόφηση, κατά την οποία τα αέρια διαλύονται πίσω στο μάγμα. Η ομάδα λέει ότι αυτή η επαναρρόφηση μειώνει τη συμπιεστότητα του μάγματος, τροποποιώντας την απόκριση του συστήματος στην επαναφόρτιση και τη συνολική του σταθερότητα, η οποία καταλήγει να επιταχύνει τις εκρήξεις, καθώς είναι πιο δύσκολο να συμπιεστεί. Η πτητική επαναρρόφηση μπορεί να αυξήσει γρήγορα την πίεση σε μεγάλους πυριτικούς θαλάμους μάγματος, ενδεχομένως προκαλώντας εκρήξεις ταχύτερα από την αποβολή πτητικών.
Προσομοίωση της καλντέρας Άσο στην Ιαπωνία
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν ως παράδειγμα μια αρχαία ηφαιστειακή έκρηξη στην Ιαπωνία. Λένε ότι η απορρόφηση πτητικών ουσιών πιθανότατα έπαιξε βασικό ρόλο στην έκρηξη του Άσο στην Ιαπωνία, που αναφέρεται ως «Aso-4», η οποία συνέβη πριν από περίπου 86.000 χρόνια. Για να κάνει αυτόν τον προσδιορισμό, η ομάδα χρησιμοποίησε ένα θερμομηχανικό αριθμητικό μοντέλο θαλάμων μάγματος, βαθμονομημένο με γεωχημικά δεδομένα από το ηφαίστειο Άσο. Ένα ορυκτό φωσφορικού ασβεστίου, που ονομάζεται απατίτης , εκπέμπεται από τέτοια ηφαίστεια και μπορεί να χρησιμεύσει ως καταγραφή της συμπεριφοράς κορεσμού νερού στο μάγμα. Οι πληροφορίες που συλλέχθηκαν από τους κρυστάλλους απατίτη του Άσο βοήθησαν στη μοντελοποίηση του τρόπου με τον οποίο συνέβη η έκρηξη.
Οι προσομοιώσεις εξέτασαν διαφορετικούς ρυθμούς επαναφόρτισης, πτητικά περιεχόμενα και θερμικές συνθήκες για να δουν πότε συμβαίνει η επαναρρόφηση πτητικών υλικών και πώς επηρεάζει τη σταθερότητα του θαλάμου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η επαναρρόφηση πτητικών υλικών μειώνει τη συμπιεστότητα του μάγματος, ενισχύοντας την πίεση και αποσταθεροποιώντας τον θάλαμο.
Οι συγγραφείς της μελέτης λένε ότι οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι η επαναρρόφηση έχει ως αποτέλεσμα την έκρηξη ταχύτερα από τις περιπτώσεις που περιλαμβάνουν την αποβολή. Γράφουν: «Εξετάζοντας συγκεκριμένα τις περιπτώσεις που περιέχουν 5% κ.β. H2O , διαπιστώνουμε ότι ο ρυθμός συμπίεσης είναι σημαντικά υψηλότερος στην εκτέλεση επαναρρόφησης και ότι αυτή η περίπτωση παρουσιάζει έκρηξη μετά από ~2,3 kyrs, ενώ η εκτέλεση αποβολής δεν υφίσταται έκρηξη εντός του χρόνου προσομοίωσης των 5 kyrs. Οι αυξημένοι ρυθμοί συμπίεσης κατά την επαναρρόφηση προκαλούνται όχι μόνο από τους υψηλότερους ρυθμούς επαναφόρτισης που παρατηρούνται στις εκτελέσεις επαναρρόφησης πτητικών, αλλά και από τη μείωση της συμπιεστότητας του μάγματος που προκύπτει από τη μείωση της μαγματικής πτητικής φάσης (MVP) που προκαλείται από την επαναρρόφηση, η οποία συνήθως ρυθμίζει τη συσσώρευση πίεσης σε πυριτικά συστήματα».
Αν και αυτά τα μοντέλα απλοποιούν σε κάποιο βαθμό τη μηχανική των ηφαιστείων και εστιάζουν σε μία συγκεκριμένη περίπτωση, η ομάδα πιστεύει ότι αυτή η μελέτη μπορεί να χρησιμεύσει ως σημείο εκκίνησης για μελλοντικές μελέτες. Οι μελλοντικές μελέτες μπορεί να είναι σε θέση να βελτιώσουν την κατανόηση της απορρόφησης πτητικών ουσιών με πιο σύνθετα μοντέλα και παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο, προσφέροντας τελικά έναν νέο τρόπο πρόβλεψης καταστροφικών ηφαιστειακών εκρήξεων, σώζοντας ενδεχομένως ζωές και μειώνοντας τις οικονομικές απώλειες.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα phys.org
περισσότερα,
Franziska Keller et al, Volatile resorption expedites eruption onset in large silicic systems, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-70206-8
https://phys.org/news/2026-03-major-volcanic-eruptions-driven-gas.html#google_vignette