Το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στις ιστορικές εκρήξεις της Αίτνας
Ηφαίστειο Αίτνα στη Σικελία, Ιταλία. Από: Esteban Gazel.
Οι επιστήμονες ανακατασκεύασαν τις υπόγειες οδούς μάγματος πίσω από δύο ιστορικές εκρηκτικές εκρήξεις της Αίτνας.
Η μελέτη υποδηλώνει ότι το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό συνέβαλαν στην πρόκληση των εκρήξεων με διαφορετικούς τρόπους.
Σε μια έκρηξη, μάγμα πλούσιο σε νερό ανήλθε και έμεινε στάσιμο σε μικρά βάθη πριν εκραγεί. Σε μια άλλη, μάγμα πλούσιο σε διοξείδιο του άνθρακα ανήλθε γρήγορα από πολύ βαθύτερα υπόγεια.
Τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη βελτίωση των φυσικών μοντέλων που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για την κατανόηση των ηφαιστειακών κινδύνων.
Τα υδραυλικά συστήματα των ηφαιστείων είναι τεράστια και πολύπλοκα. Αλλά δεν είναι συνεπή, ακόμη και μέσα στο ίδιο ηφαίστειο.
Μια πρόσφατη μελέτη διαπίστωσε πολύ διαφορετικούς μηχανισμούς πίσω από δύο ιστορικές εκρήξεις της Αίτνας στην Ιταλία, ενός από τα ψηλότερα ενεργά ηφαίστεια στην Ευρώπη. Η κατανόηση αυτής της δυναμικής μπορεί να βοηθήσει τους γεωλόγους να αξιολογήσουν τον κίνδυνο μελλοντικών εκρήξεων.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο Geochemistry, Geophysics, Geosystems . Η έρευνα διεξήχθη από το Πανεπιστήμιο Cornell, με συνεισφορές από το Παρατηρητήριο της Γης Lamont-Doherty, το οποίο αποτελεί μέρος της Σχολής Κλίματος του Κολούμπια. Ο γεωχημικός Terry Plank από το Lamont, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, βοήθησε στη συλλογή δειγμάτων πεδίου από την Αίτνα, τα οποία η ομάδα χρησιμοποίησε για την ανακατασκευή των υπόγειων υδραυλικών εγκαταστάσεων του ηφαιστείου.
Η εκρηκτικότητα καθορίζεται από μια σειρά παραγόντων, από το ιξώδες του μάγματος έως τα πτητικά αέρια που διαχωρίζονται από το μάγμα καθώς αυτό ανεβαίνει.
«Φανταστείτε ένα μπουκάλι αναψυκτικό. Αν ανοίξετε αυτό το μπουκάλι χωρίς να το ανακινήσετε, μπορείτε να το πιείτε, αλλά αν το ανακινήσετε, όλες οι φυσαλίδες διαχωρίζονται πολύ γρήγορα και έχετε μια έκρηξη», δήλωσε ο καθηγητής του Cornell, Esteban Gazel, ένας από τους συν-συγγραφείς της εργασίας. «Τα ηφαίστεια λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο και το εργαστήριό μου προσπαθεί να ποσοτικοποιήσει αυτές τις διαδικασίες».
Τα πιο σημαντικά ηφαιστειακά αέρια είναι το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. Για πολύ καιρό, η γεωλογική κοινότητα πίστευε ότι το νερό ήταν ο κύριος πτητικός παράγοντας των ηφαιστειακών εκρήξεων, αλλά το 2023 η ερευνητική ομάδα του Gazel έδειξε ότι το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί επίσης να προκαλέσει εκρηκτικές εκρήξεις. Οι ερευνητές έκαναν αυτή την ανακάλυψη χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία Raman, μια τεχνική που μπορεί να αναλύσει μικροσκοπικές φυσαλίδες παγιδευμένες μέσα σε κρυστάλλους που σχηματίζονται στο μάγμα. Αυτές οι φυσαλίδες, γνωστές ως εγκλείσματα, μπορούν να διατηρήσουν πληροφορίες σχετικά με το πόσο βαθιά αποθηκεύτηκε το μάγμα και την πίεση που βίωσε πριν από μια έκρηξη.
«Αυτή η τεχνική μας δίνει την πυκνότητα του CO2 και χρησιμοποιώντας μια εξίσωση κατάστασης μπορούμε να μετατρέψουμε αυτήν την πυκνότητα σε πίεση και η πίεση μπορεί να μετατραπεί σε βάθος», δήλωσε ο πρώτος συγγραφέας Maxim Gavrilenko, από το Cornell. «Στη συνέχεια, εφαρμόζουμε αυτές τις τεχνικές σε αυτές τις εκρηκτικές εκρήξεις και είμαστε σε θέση να ανακατασκευάσουμε το υδραυλικό σύστημα με πρωτοφανή ακρίβεια».
«Η Αίτνα είναι ένας πολύ τουριστικός προορισμός σήμερα για ορειβάτες και σκιέρ, αλλά στο παρελθόν είχε αυτές τις πολύ εκρηκτικές εκρήξεις».
Τέρι Πλανκ, Αστεροσκοπείο Γης Λαμόντ-Ντόχερτι
Ελπίζοντας να μελετήσουν ένα απλοποιημένο σύστημα όπου τα πτητικά παίζουν κεντρικό ρόλο, οι ερευνητές επέλεξαν την Αίτνα, η οποία, όπως και τα ηφαίστεια, είναι ένας σχετικά ήπιος γίγαντας. Ωστόσο, έχει βιώσει αρκετές βίαιες εκρήξεις στο απώτερο παρελθόν. Μία από τις μεγαλύτερες που έχουν καταγραφεί ήρθε το 122 π.Χ. Ήταν ταυτόχρονα «μαφική» - με μάγμα χαμηλού ιξώδους πλούσιο σε μαγνήσιο και σίδηρο - και Πλίνια, η οποία είναι το πιο εκρηκτικό είδος έκρηξης (που πήρε το όνομά της από τον Πλίνιο τον Πρεσβύτερο, ο οποίος περιέγραψε για πρώτη φορά τη βίαιη έκρηξη του Βεζούβιου το 79 μ.Χ.).
«Η Αίτνα είναι ένας τόσο τουριστικός προορισμός σήμερα για ορειβάτες και σκιέρ, αλλά είχε αυτές τις πολύ εκρηκτικές εκρήξεις στο παρελθόν», είπε ο Πλανκ. «Τα σχολικά βιβλία λένε ότι αυτά τα καυτά, μαφικά μάγματα που εκρήγνυνται από την Αίτνα δεν μπορούν να είναι εκρηκτικά. Η εργασία μας δείχνει τη δύναμη του CO2».
Το 2018, ο Plank ταξίδεψε στην Αίτνα με τους συναδέλφους του Bruce Houghton του Πανεπιστημίου της Χαβάης στο Manoa και την Anna Barth του UC Berkeley, τότε μεταπτυχιακή φοιτήτρια του Plank στο Lamont, για να συλλέξουν τέφρα, τα βραχώδη θραύσματα που εκτοξεύτηκαν κατά τη διάρκεια προηγούμενων εκρήξεων. Μετά την αλληλούχιση και τη μέτρηση των κρυστάλλων μάγματος από αυτά τα θραύσματα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι στην έκρηξη του 122 π.Χ., το μάγμα από βάθος περίπου 22 χλμ. κατευθύνθηκε αργά προς την επιφάνεια και σταμάτησε για αρκετές εβδομάδες σε ένα ρηχό επίπεδο 2 έως 5 χλμ., όπου σταδιακά απελευθέρωσε αέριο πριν τελικά εκραγεί.
Η ομάδα στη συνέχεια συνέκρινε αυτά τα αποτελέσματα με δεδομένα από δείγματα μιας προηγούμενης έκρηξης, γνωστής ως το Φθινοπωρινό Στρωματοποιημένο Γεγονός, πριν από σχεδόν 4.000 χρόνια. Σε αυτή την περίπτωση, το μάγμα είχε ανέβει γρήγορα από ένα βαθύτερο επίπεδο του μανδύα, περίπου 24 έως 30 χλμ., και εξερράγη σε λίγες ώρες, ωθούμενο από μια πολύ υψηλότερη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα.
Η ομάδα του Gazel εφαρμόζει τώρα τη μέθοδο σε ηφαίστεια στη Χιλή, τη Χαβάη και πολλές άλλες τοποθεσίες. Ο ευρύτερος στόχος είναι η συλλογή του είδους των δεδομένων που απαιτούνται για την κατασκευή φυσικών μοντέλων εκρήξεων, τα οποία αποτελούν τη βάση για την αξιολόγηση του ηφαιστειακού κινδύνου.
Επιπλέον συν-συγγραφείς: Οι μεταδιδακτορικοί ερευνητές του Cornell, Kyle Dayton και Ellyn Huggins.
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα columbia.edu/
https://news.climate.columbia.edu/2026/06/18/carbon-dioxide-and-water-played-key-roles-in-historic-mount-etna-eruptions/
