Подводни вулкани: Како их научници проналазе и кад ће следећа ерупција

Током лета 1883, кратер у мореузу Сунда, која се налази између острва Јава и Суматра, постајала је све узбурканија, испуштајући огромне облаке пепела и паре у небо.

Затим, 26. августа, подводни вулкан је избацио око 25 кубних километара крхотина, избацујући пепео и кипућу лаву која је потекла кроз оближња насеља.

Ерупција је убила десетине хиљада људи.

Кракатоа остаје једна од најсмртоноснијих подводних ерупција у историји.

Скоро век и по касније, 15. јануара 2022, још један подводни гигант пробудио се из сна, овог пута на обалама Тонге.

Међутим, ерупција Хунга Тонга-Хунга Ха'апаи и резултирајући цунами били су другачији.

Вулканолози су успели да документују насилно ослобађање подводне планине у реалном времену, а оно што су открили било је супротно очекивањима.

Становници јужног Пацифика били су скоро одсечени од остатка света пошто је подморски комуникациони кабл пресечен експлозијом, а сателити су ухватили и стотине пражњења муња које су извирале из облака пепела вулкана.

Даљински сензори су данима бележили снажне ударне таласе који су одјекивали широм света.

Стуб пепела уздигао се до никада раније виђених висина, задржавајући се у спољним деловима атмосфере планете.

Ерупција Хунга Тонга остаје хуманитарна катастрофа за скоро 100.000 људи који живе у Тонги - и прича о мистерији и опрезу за свет.

То је подстакло научнике да преиспитају идеје о опасностима које представљају многи подморски вулкани који вребају испод океана.

Сада је у току потрага за проналажењем ових подводних планина како би се подједнако заштитило копно и океан.

Уз све софистицираније методе детекције, вулканолози се надају да ће побољшати системе раног упозорења, одредити утицај на животну средину, ублажити опасности које представљају ерупције и помоћи у опоравку екосистема.

Ко су људи који покушавају да пронађу где се крије следећи подводни вулкан? И где их даље траже?

Вулкане у дубоком мору је много теже лоцирати него оне на нивоу земље.

Заиста, знамо више о површини Месеца него о дну океана.

Али ерупција Хунга Тонга је подстакла научну заједницу и нагласила потребу за даљим истраживањем овог неистраженог царства.

У априлу 2022. године, новозеландски Национални институт за истраживање воде и атмосфере (Нива) покренуо је океанско путовање до места драматичне ерупције Тонге.

Њихово пловило, РВ Тангароа, испитало је хиљаде квадратних километара морског дна и прикупило видео слике и физичке узорке, који се сада проучавају на копну.

С обзиром да је регион тако сеизмички активан, Нива је у јединственој позицији да истражи драматичан утицај Хунга Тонге.

„Пре путовања, имали смо само анегдотске информације са малих чамаца који су испловили са копна Тонге", каже Мајк Вилијамс, главни научник за океане у Ниви.

Подводни вулкани често падају под сопственом тежином. Када се морска вода помеша са магмом, то може довести до експлозивног колапса, што заузврат може изазвати цунами (и створити штетне паре на копну).

„Замислите калуп за торте са прстеном, а једна страна је експлодирала изван калупа", објашњава Вилијамс.

Истраживачи на броду Тангароа имали су неколико непосредних циљева: мапирати локацију, извући вулканске наслаге како би помогли у разумевању хемије и геологије ерупције и испитати утицај калдере на околно морско дно.

„Стигли смо до вулкана у зору и видели како сунце излази изнад два назубљена врха из којих се шири ватра, пропаст и насиље", каже Кевин Мекеј, ветеран вулканолог и вођа Нивиног путовања.

Када је брод стигао до спољне калдере Хунга Тонге, даљински управљани систем дубоких вучених инструмената (ДТИС) путовао је до бокова подморја.

Тамо је брод без посаде клизио према морском дну попут торпеда са крилима, омогућавајући тиму да начини видео снимке и узме узорке.

„Било је помало застрашујуће", каже Мекеј.

„Стални ризик од мање ерупције испод нашег челичног чамца значио је да бисмо у сваком тренутку могли потонути у трептају ока."

Скривени у километрима дубине океана

Тимско пробно постављање нових инструмената омогућило им је да нањуше друге вулканске облаке и документују промене у структури Хунга Тонге, што се показало прилично драматичним.

„Пре ерупције, калдера је била висока око 120 метара. Сада је дубоко километар", каже Мекеј.

„Поред тога, пронашли смо пирокластичне токове - турбулентне, густе, бурне речице које су текле дуж морског дна - удаљене најмање 60 километара, зрачећи из свих углова."

Нивино путовање је било део пројекта мапирања морског дна ерупције Тонге, подухвата који финансира Нипон фондација, непрофитна организација са седиштем у Јапану која помаже подводна истраживања од 1962.

Програм такође подржава Општа батиметријска карта океана (Гебцо), организација која има за циљ да мапира дно светског океана до 2030.

Иако Нива не прати активно подморске вулкане, организација има активан истраживачки програм усмерен ка истраживању подводних планина, од којих су многе угашени вулкани.

Неколико подморских ерупција је документовано јер су обично скривене метрима испод воде океана.

Међутим, они које су научници приметили могу нам дати назнаке будућих катастрофа.

На пример, 2018. године, подводна ерупција на француском острву Мајот довела је до огромне нове подморске планине, откривајући висок ниво сеизмичности у региону.

Мајот се сада континуирано прати, а његову активност редовно ажурира група научника на Ревосими, координисаној платформи која надгледа вулканске опасности као што су проток магме, температура воде и киселост, као и сеизмичност.

Подухвати попут Ревосиме су посебно важни за текуће ерупције, али су изузетно скупи.

Време крстарења бродом и операције могу коштати до 50.000 евра по дану.

Обезбеђивање кабла у близини вулканског места (што омогућава локално прикупљање података) може коштати милионе.

Потребне су године да се инфраструктура финансира и успостави.

Али истраживање је кључно - не само да бисмо могли да утврдимо опасности које нам представљају активни вулкани, већ и да бисмо могли боље разумети њихов утицај на животну средину.

Начин на који се ови природни феномени дешавају може нам рећи о томе како се екосистеми опорављају пошто вулканске ерупције имају тенденцију да прате сличне обрасце разарања као и људски поремећаји попут рударења, кочарење у океану, риболов и друге операције екстракције.

Највећи део утицаја подморског вулкана може бити последица узбуркања морског дна или прекривања седиментом, на пример.

„Људи су заинтересовани за вулкане јер представљају ризик", каже Хавијер Ескартан, батиметријски истраживач у Геолошкој лабораторији на Екол Нормал Супериор у Паризу.

„Уопштено говорећи, дубоки вулкани не представљају велику опасност. Опаснији су они близу површине мора или који израњају изнад ње."

Приближно 1.500 потенцијално активних вулкана разбацано је планетом (од којих је око 500 еруптирало у забележено време), али они не обухватају непрекидни појас вулкана на дну океана - којих има стотине.

Многи од њих се вероватно налазе дуж пацифичког руба, у такозваном Ватреном прстену који кружи око Тихог океана.

Најопаснија су вулканска острва на којима бораве људи.

„Замислите експлозију величине Тонге на Медитерану или на Хавајима", каже Ескартан.

„Смрт и уништење, штета по економију и транспортне системе... али наравно, не можемо проучавати вулкане ако не знамо где се налазе."

Како вулканолози траже ове још неоткривене подморске вулкане, посебно када су батиметријски подаци релативно ретки?

Хидроакустички мониторинг је један од одговора.

Када вулкан еруптира под водом, он производи акустичну енергију: када лава температуре 1200 степени Целзијуса ступи у интеракцију са морском водом која се скоро смрзава, она испарава, изазивајући експлозију звука - од оштрих пукотина и громогласних удара до спорих тутњава.

Сеизмичка енергија се претвара у подводну акустичну енергију на граници морског дна и воде, својеврсној зони Златокосе за оне који слушају подводне вибрације.

На дубинама од приближно 1.000 метара, притисак, температура и салинитет се комбинују тако да успоравају кретање звука кроз воду, олакшавајући његов пренос.

Ова зона је позната као канал за фиксирање звука и домета (Софар) (китови користе исти акустични канал за комуникацију једни са другима под водом).

Хидрофони, или подводни микрофони, могу детектовати акустични сигнал од звучних таласа произведених конверзијом сеизмичке енергије дуж канала Софар.

Ови акустични подаци дају назнаке о постављању токова лаве, потенцијално упозорење на предстојеће или текуће ерупције.

Истраживачи схватају колапс вулканских острва као део њихове геолошке историје, а неки очекују да ће се бокови откачити и урушити у океан, што ће резултирати клизиштима, земљотресима и великим цунамијима.

„Иако нисмо имали ниједан тако велики догађај у забележеној историји, последице би могле бити катастрофалне", каже Ескартан.

У међувремену, геолози и вулканолози настављају подводни детективски рад са „местима злочина" који су им доступни.

Узмите у обзир Аксијално подморје, активни вулкан на северозападној обали Пацифика у Сједињеним Државама и најактивнији познати подводни вулкан.

Са документованим ерупцијама 1998, 2011. и 2015, то је уједно и најистраженији подводни вулкан на свету.

Доњи уређаји за снимање притиска показују да се Аксијал полако враћа, док су возила на даљинско управљање открила нове токове лаве, што сугерише да би се још једна ерупција могла догодити у не тако далекој будућности.

Сједињене Америчке Државе одржавају Програм помоћи у случају катастрофе вулкана, који укључује геологе, вулканологе и друге стручњаке у свим аспектима процене опасности од вулкана, праћења и реаговања на ванредне ситуације вулкана.

Многе владе имају сличне тимове. Потенцијални ловци на вулкане - аматери могу да консултују практичан водич за вулкане САД-а, укључујући често постављана питања о ерупцијама приказаним у филмовима (испоставило се да научници не могу да се возе преко мехурића лаве у стварном животу).

Али смернице за цунамије изазване подводним вулканима се још пишу.

„Хунга Тонга је еруптирала неуобичајено", каже Мекеј, „и то је оно што нас је збунило: овај вулкан се није понашао онако како уџбеници кажу да би требало".

Ерупција у Тонги била је експлозивнија од супер вулкана, али уместо да се разнесе, вулкан је остао нетакнут, што је навело вулканологе да преиспитају теорије о томе који је механизам могао изазвати такво разарање.

Још више је збуњујућа била чињеница да се енергија Хунга Тонге распршила у чистом вертикалном обрасцу, а не према споља, преко морског дна.

„Ова експлозија из пушке у небо била је јединствена", каже Мекеј.

Огромна експлозија Хунга Тонге није само створила океанске таласе, већ је произвела и звучне таласе и атмосферске таласе, осцилације које су се шириле напоље.

Ови таласи су достигли више од 100 километара у атмосферу и путовали су вани брзином отприлике двоструко бржом од млазног авиона.

Још необичније, „таласи нису пратили традиционални образац распадања", каже Вилијамс.

„Чинило се да чувају више енергије и стварају талас који је добро забележен, чак и до Росове ледене плоче на Антарктику."

Како проналазе океане?

Истраживачи још покушавају да саставе серију догађаја који су, према било којој метрици која се може замислити, створили једну од најразорнијих ерупција века.

Процењује се да је експлозија Хунга Тонге ослободила енергетски еквивалент 10 милиона тона ТНТ-а, мешавине пепела и љуте морске воде која је практично угушила острво.

Ерупција није само пореметила локалну инфраструктуру, загадивши залихе

воде и пресецајући путеве. Имала је таласне ефекте широм света. Земља је пуна безброј других подморских вулкана, од којих би сваки могао да ослободи бес без икакве најаве.

Проучавајући Хунга Тонгу, можемо сазнати више о томе које заштитне мере треба предузети када су у питању ове друге подводне темпиране бомбе, које откуцавају.

Можда ће вас занимати и ова прича

Пратите нас на Фејсбуку,Твитеру и Вајберу. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]