Οι αρχαίοι Έλληνες είχαν δίκιο, ο Τύφωνας καθοδηγεί τις εκρήξεις της Αίτνας
H Αίτνα τις τελευταίες ημέρες, φωτογραφία από το διαδίκτυο. Μικροσκοπικές φυσαλίδες αερίου αποκαλύπτουν ότι η Αίτνα μπορεί να εναλλάσσεται μεταξύ αργών εκρήξεων και εκρηκτικών εκρήξεων που αναδύονται από βαθιά υπόγεια μέσα σε λίγες μόνο ώρες.
.Μία έκρηξη της διήρκεσε εβδομάδες. Μια άλλη συνέβη σε ώρες.
Οι αρχαίες εκρήξεις της Αίτνας ακολούθησαν ριζικά διαφορετικές πορείες, με κάποιο μάγμα να παραμένει κοντά στην επιφάνεια για εβδομάδες, ενώ άλλο μάγμα εκτοξεύτηκε προς τα πάνω από βάθος σχεδόν 30 χιλιομέτρων σε λίγες μόνο ώρες. Οι επιστήμονες εντόπισαν τη διαφορά σε ηφαιστειακά αέρια όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό, προσφέροντας έναν ισχυρό νέο τρόπο κατανόησης και ενδεχομένως πρόβλεψης εκρηκτικών εκρήξεων.
Η Αίτνα έχει δύο τρόπους να εκραγεί
Τα ηφαίστεια τροφοδοτούνται από τεράστια υπόγεια δίκτυα μάγματος και αερίου, αλλά αυτά τα συστήματα δεν συμπεριφέρονται πάντα με τον ίδιο τρόπο. Ακόμα και ένα μόνο ηφαίστειο μπορεί να προκαλέσει εκρήξεις μέσω πολύ διαφορετικών διεργασιών.
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο Κορνέλ έδειξε πόσο δραματικά μπορούν να ποικίλλουν αυτές οι διαδρομές στην Αίτνα στην Ιταλία. Ανακατασκευάζοντας δύο μεγάλες εκρήξεις από το παρελθόν του ηφαιστείου, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι το μάγμα ακολούθησε πολύ διαφορετικές διαδρομές και κινήθηκε προς την επιφάνεια με πολύ διαφορετικές ταχύτητες.
Η κατανόηση αυτών των διαφορών, μαζί με τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την αποκάλυψή τους, θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να βελτιώσουν τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση των κινδύνων που θέτουν οι μελλοντικές εκρήξεις.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Geochemistry, Geophysics, Geosystems . Ο πρώτος συγγραφέας είναι ο πρώην μεταδιδακτορικός ερευνητής Maxim Gavrilenko.
Το έργο διηύθυνε ο Esteban Gazel, καθηγητής Charles N. Mellowes στο Τμήμα Γεωλογικών και Ατμοσφαιρικών Επιστημών στο Cornell Duffield College of Engineering. Η έρευνά του επικεντρώνεται στον τρόπο λειτουργίας των ηφαιστείων, ιδιαίτερα σε ό,τι προκαλεί ορισμένες εκρήξεις να γίνουν εκρηκτικές και ποιες διεργασίες ελέγχουν τη συμπεριφορά τους.
Τι κάνει ένα ηφαίστειο να εκραγεί;
Η εκρηκτικότητα ενός ηφαιστείου εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως η ευκολία ροής του μάγματος και η ποσότητα πτητικών υλικών που παγιδεύονται στο εσωτερικό του. Αυτά τα πτητικά είναι αέρια που μπορούν να διαχωριστούν από το μάγμα καθώς αλλάζει η πίεση.
«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», είπε ο Γκάζελ. «Τα ηφαίστεια λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο και το εργαστήριό μου προσπαθεί να ποσοτικοποιήσει αυτές τις διαδικασίες».
Δύο από τα πιο σημαντικά ηφαιστειακά πτητικά είναι το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. Οι επιστήμονες θεωρούσαν εδώ και καιρό το νερό ως το κύριο πτητικό στοιχείο που ευθύνεται για την πρόκληση εκρήξεων. Το 2023, ωστόσο, η ομάδα του Γκάζελ έδειξε ότι το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί επίσης να προκαλέσει εκρηκτική ηφαιστειακή δραστηριότητα.
Οι ερευνητές κατέληξαν σε αυτό το συμπέρασμα χρησιμοποιώντας μια τεχνική στην οποία πρωτοπορούσαν, τη φασματοσκοπία Raman. Η μέθοδος επιτρέπει στους επιστήμονες να εξετάζουν κρυστάλλους που σχηματίστηκαν μέσα στο μάγμα και να μετρούν μικροσκοπικές φυσαλίδες αερίου που παγιδεύτηκαν μέσα σε αυτούς. Αυτές οι φυσαλίδες έχουν μόνο περίπου 1 έως 10% του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας.
«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», είπε ο Gavrilenko. «Στη συνέχεια, εφαρμόζουμε αυτές τις τεχνικές σε αυτές τις εκρηκτικές εκρήξεις και είμαστε σε θέση να ανακατασκευάσουμε το υδραυλικό σύστημα με πρωτοφανή ακρίβεια».
Ανακατασκευή των κρυφών υδραυλικών εγκαταστάσεων της Αίτνας
Η ομάδα επέλεξε την Αίτνα επειδή προσέφερε ένα σχετικά απλό σύστημα που κυριαρχείται από ηφαιστειακά αέρια. Αν και η Αίτνα θεωρείται σχετικά ήπια σε σύγκριση με πολλά ηφαίστεια, η ιστορία της περιλαμβάνει αρκετές εξαιρετικά βίαιες εκρήξεις.
Μία από τις μεγαλύτερες γνωστές εκρήξεις του συνέβη το 122 π.Χ. Αυτό το γεγονός ήταν ταυτόχρονα «μαφικό» και Πλίνειο. Το μαφικό μάγμα έχει σχετικά χαμηλό ιξώδες και είναι πλούσιο σε μαγνήσιο και σίδηρο. Οι Πλίνειες εκρήξεις αντιπροσωπεύουν την πιο εκρηκτική κατηγορία ηφαιστειακών εκρήξεων και πήραν το όνομά τους από τον Πλίνιο τον Πρεσβύτερο, ο οποίος περιέγραψε την έκρηξη του Βεζούβιου το 79 μ.Χ.
Οι συνεργάτες και συν-συγγραφείς Terry Plank του Πανεπιστημίου Columbia και Bruce Houghton του Πανεπιστημίου της Χαβάης, Manoa, ταξίδεψαν στην Αίτνα για να συλλέξουν συστηματικά δείγματα.
Με την αλληλούχιση και τη μέτρηση των κρυστάλλων που σχηματίστηκαν στο μάγμα, οι ερευνητές ανακατασκεύασαν τι συνέβη κατά τη διάρκεια της έκρηξης του 122 π.Χ. Η ανάλυσή τους έδειξε ότι το μάγμα άρχισε να ανεβαίνει από βάθος περίπου 22 χιλιομέτρων.
Αντί να ορμήσει κατευθείαν στην επιφάνεια, ωστόσο, το μάγμα κινήθηκε αργά προς τα πάνω και στη συνέχεια σταμάτησε σε πολύ μικρότερο βάθος, 2 έως 5 χλμ. Παρέμεινε εκεί για αρκετές εβδομάδες, απελευθερώνοντας σταδιακά αέριο πριν τελικά εκραγεί.
Μια άλλη έκρηξη πήρε μόνο ώρες
Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνέκριναν τις νέες μετρήσεις τους με δεδομένα από μια άλλη έκρηξη της Αίτνας, γνωστή ως «Φθινοπωρινό Στρωματοποιημένο Γεγονός», το οποίο συνέβη πριν από σχεδόν 4.000 χρόνια.
Αυτή η έκρηξη ακολούθησε μια δραματικά διαφορετική πορεία.
Σε αυτήν την περίπτωση, το μάγμα ανήλθε γρήγορα από πολύ βαθύτερα στον μανδύα, ξεκινώντας περίπου 24 έως 30 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια. Αντί να παραμείνει για εβδομάδες, ταξίδεψε προς τα πάνω και εξερράγη μέσα σε λίγες ώρες.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτή η ταχεία άνοδος συσχετίστηκε με πολύ υψηλότερη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα.
«Ορισμένα ηφαίστεια έχουν μόνο υψηλή περιεκτικότητα σε CO2 , κυρίως σε ωκεάνια νησιά, και ορισμένα ηφαίστεια ελέγχονται κυρίως από νερό, όπως αυτά σε ζώνες καταβύθισης. Η Αίτνα είναι ένα από τα λίγα ηφαίστεια στον κόσμο όπου υπάρχουν δύο πτητικά είδη που ανταγωνίζονται», δήλωσε ο Γκάζελ. «Αυτό δείχνει ότι σε ένα συγκεκριμένο όριο CO2 , η έκρηξη θα προέλθει από πολύ βαθιά και πολύ γρήγορα, αλλά όταν έχετε υψηλότερο όριο νερού, τότε η διαδικασία ελέγχεται σε ρηχά επίπεδα».
Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η ισορροπία μεταξύ διοξειδίου του άνθρακα και νερού μπορεί να επηρεάσει έντονα τον τρόπο με τον οποίο εξελίσσεται μια έκρηξη. Υψηλότερα επίπεδα CO2 μπορούν να οδηγήσουν το μάγμα γρήγορα προς τα πάνω από τα βαθιά υπόγεια, ενώ το νερό μπορεί να αποκτήσει μεγαλύτερη σημασία όταν το μάγμα παραμένει περισσότερο χρόνο σε μικρότερα βάθη.
Ένα νέο εργαλείο για την αξιολόγηση του κινδύνου ηφαιστείου
Η ομάδα του Γκαζέλ χρησιμοποιεί τώρα την ίδια προσέγγιση για να μελετήσει ηφαίστεια στη Χιλή, τη Χαβάη και πολλές άλλες περιοχές.
«Ιδανικά, αυτό θα έπρεπε να γίνεται σε κάθε ηφαίστειο στον πλανήτη», είπε. «Αυτά είναι δεδομένα που χρειαζόμαστε για φυσικά μοντέλα εκρήξεων που αποτελούν τη βάση της αξιολόγησης κινδύνου».
Προσδιορίζοντας από πού ξεκινά η άνοδός του το μάγμα, πόσο γρήγορα κινείται και ποια αέρια οδηγούν σε αυτήν την κίνηση, οι ερευνητές μπορεί να είναι σε θέση να κατασκευάσουν πιο ρεαλιστικά μοντέλα για το πώς εκτυλίσσονται οι επικίνδυνες εκρήξεις.
Μυθολογία κάτω από την Αίτνα
Η Αίτνα φέρει επίσης μια πολιτιστική ιστορία που εκτείνεται πολύ πέρα από τη σύγχρονη ηφαιστειολογία.
Στην ελληνική μυθολογία, το ηφαίστειο συνδέθηκε με την ταφή των γιγάντων Τυφώνα και Εγκέλαδου, μετά την ήττα τους από τους θεούς του Ολύμπου. Ο Γκαζέλ βλέπει μια ενδιαφέρουσα παραλληλία μεταξύ αυτών των αρχαίων ιστοριών και των υπόγειων δομών που αποκαλύφθηκαν από την έρευνα της ομάδας του.
«Μπορεί να υπάρχουν τα δύο γιγάντια μυθολογικά τέρατα κάτω από την Αίτνα», είπε ο Γκάζελ. «Και αν κοιτάξετε το υδραυλικό σύστημα της έκρηξης του Πλίνιου, είναι σαν τον Τυφώνα, επειδή είναι επίμηκες και ελικοειδές, και το άλλο είναι ο Εγκέλαδος, επειδή είναι κάπως μικρότερο. Αν εργάζεστε στην Αίτνα, είναι δύσκολο να μην συνδεθείτε με την ιστορία, την κλασική εργασία και το καλό φαγητό».
Στους συν-συγγραφείς περιλαμβάνονται οι μεταδιδακτορικοί ερευνητές Kyle Dayton και Ellyn Huggins, καθώς και η Anna Barth του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ.
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα sciencedaily
περισσότερα,
M. Gavrilenko, E. Gazel, K. Dayton, A. Barth, T. Plank, E. G. Huggins, B. Houghton. Deep Origin and Shallow Launch for the Etna 122 B.C. Mafic Plinian Eruption. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2026; 27 (6) DOI: 10.1029/2026GC012924
Πανεπιστήμιο Κορνέλ
https://www.sciencedaily.com/releases/2026/09/260912220100.htm
