Jeśli ktoś rozważał wakacje w pobliżu wulkanu, powinien może ponownie przemyśleć swoje plany. Wbrew powszechnemu przekonaniu wulkany nie pozostają w uśpieniu przez wiele stuleci. W ramach współfinansowanych ze środków UE badań francuscy i amerykańscy naukowcy wykazali, że erupcja wulkanów może nastąpić w ciągu kilku tygodni, a nie lat. Ich odkrycie może zachęcić innych naukowców do dokonania ponownej oceny zagrożeń ze strony uśpionych wulkanów, co z kolei powinno doprowadzić do opracowania nowych procedur awaryjnego planowania i ewakuacji.

Przedstawione w czasopiśmie Nature badanie było współfinansowane ze środków projektu DEMONS ("Poznanie erupcji poprzez modelowanie danych dostarczanych przez systemy naturalne"). Projekt ten otrzymał wsparcie w wysokości 1,36 mln euro w ramach grantu startowego Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (European Research Council, ERC), stanowiącego część unijnego Siódmego Programu Ramowego (7PR).

Dr Alain Burgisser z francuskiego instytutu Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (CNRS/INSU - Centre national de la recherche scientifique/Institut national des sciences de l'univers, Université d'Orléans, Université François Rabelais-Tours) wraz z prof. Georgem W. Bergantzem z Wydziału Nauk o Ziemi i Astronautyki Uniwersytetu w Waszyngtonie opracowali i przetestowali teoretyczny model dwóch dużych erupcji, co pozwoliło uzyskać świeże spojrzenie na temat wiekowej teorii dotyczącej uśpionych wulkanów.

Według naukowców ponowna aktywacja komory magmowej może nastąpić w ciągu zaledwie kilku miesięcy. Komory magmowe to duże podziemne zbiorniki płynnej skały znajdujące się wiele kilometrów pod powierzchnią Ziemi. Płynna skała jest odporna na wysokie ciśnienie. W miarę upływu czasu ciśnienie to może spowodować pęknięcia skały otaczającej magmę, otwierając drogę jej przepływu. Magma wydobywa się na powierzchnię, co powoduje erupcję wulkanu. Wykrywanie komór magmowych jest przeważne bardzo trudne, ale naukowcy stwierdzili, że leżą one blisko powierzchni - na głębokości od 1 do 10 km.

Najważniejsze pytanie jest następujące: Co dzieje się z komorą magmową, gdy wulkan jest w stanie uśpienia? Naukowcy twierdzą, że komora ulega ochłodzeniu w celu zagęszczenia masy, aż do przerwania stanu uśpienia przez nową magmę. Następnie w wyniku działania wysokiej temperatury następuje upłynnienie komory magmowej.

W ten sposób rozmiary komór magmowych wahają się od kilku dziesiątych do kilkuset kilometrów sześciennych i mają bezpośredni wpływ na szybkość przerwania stanu uśpienia wulkanu. Wulkanolodzy o tradycyjnym podejściu twierdzą, że oddziaływanie ciepła na cały zbiornik i rozpoczęcie przepływu lawy w wulkanie to kwestia kilkuset lub tysiąca lat.

W tym miejscu odkrycia francusko-amerykańskiego zespołu stają się naprawdę interesujące. Nowy model matematyczny wskazuje, że ponowne ogrzanie następuje w trzech etapach. Świeża, gorąca magma powoduje topienie się gęstej magmy na dnie zbiornika po przedostaniu się do komory od spodu. Płynna magma staje się rzadsza i wydostaje się na powierzchnię, przepływając przez zbiornik. Ułatwia to mieszanie się pozostałej płynnej masy. W ten sposób ciepło rozchodzi się w komorze znacznie szybciej, niż poprzednio sądzono. Wielkość komory oraz lepkość magmy odgrywają krytyczną rolę w szybszym przerywaniu stanu uśpienia wulkanu.

Badacze przetestowali prawidłowość modelu, analizując go w porównaniu z erupcją wulkanu Mount Pinatubo (Filipiny) z 1991 roku oraz z trwającą erupcją wulkanu Soufriere Hills na karaibskiej wyspie Montserrat.

Odkryli, że wstrząsy sejsmiczne poprzedzające erupcję wskazują na wydostawanie się świeżej magmy spod stygnącego zbiornika. Naukowcy odtworzyli odstępy czasowe pomiędzy oznakami ocieplania się i erupcjami, biorąc pod uwagę fizyczne parametry obu wulkanów: rozmiar komory, temperaturę magmy oraz koncentrację kryształów, ocenione na podstawie badania magmy. W przypadku wulkanu Pinatubo wykazano - wbrew dotychczasowym opiniom - że do ponownego uaktywnienia komory potrzeba od 20 do 80 dni, a nie 500 lat.

Opracowany przez zespół zaawansowany model może w przyszłości pomóc naukowcom w oszacowaniu upływu czasu pomiędzy pierwszymi wstrząsami wulkanu i jego erupcją.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Burgisser A., Bergantz G.W. (2011) A rapid mechanism to remobilize and homogenize highly crystalline magma bodies. Nature, publikacja internetowa z dnia 3 marca. DOI: 10.1038/nature09799.