Podvodni vulkani: Kako ih naučnici pronalaze i kad će sledeća erupcija

Tokom leta 1883, krater u moreuzu Sunda, koja se nalazi između ostrva Java i Sumatra, postajala je sve uzburkanija, ispuštajući ogromne oblake pepela i pare u nebo.

Zatim, 26. avgusta, podvodni vulkan je izbacio oko 25 kubnih kilometara krhotina, izbacujući pepeo i kipuću lavu koja je potekla kroz obližnja naselja.

Erupcija je ubila desetine hiljada ljudi.

Krakatoa ostaje jedna od najsmrtonosnijih podvodnih erupcija u istoriji.

Skoro vek i po kasnije, 15. januara 2022, još jedan podvodni gigant probudio se iz sna, ovog puta na obalama Tonge.

Međutim, erupcija Hunga Tonga-Hunga Ha'apai i rezultirajući cunami bili su drugačiji.

Vulkanolozi su uspeli da dokumentuju nasilno oslobađanje podvodne planine u realnom vremenu, a ono što su otkrili bilo je suprotno očekivanjima.

Stanovnici južnog Pacifika bili su skoro odsečeni od ostatka sveta pošto je podmorski komunikacioni kabl presečen eksplozijom, a sateliti su uhvatili i stotine pražnjenja munja koje su izvirale iz oblaka pepela vulkana.

Daljinski senzori su danima beležili snažne udarne talase koji su odjekivali širom sveta.

Stub pepela uzdigao se do nikada ranije viđenih visina, zadržavajući se u spoljnim delovima atmosfere planete.

Erupcija Hunga Tonga ostaje humanitarna katastrofa za skoro 100.000 ljudi koji žive u Tongi - i priča o misteriji i oprezu za svet.

To je podstaklo naučnike da preispitaju ideje o opasnostima koje predstavljaju mnogi podmorski vulkani koji vrebaju ispod okeana.

Sada je u toku potraga za pronalaženjem ovih podvodnih planina kako bi se podjednako zaštitilo kopno i okean.

Uz sve sofisticiranije metode detekcije, vulkanolozi se nadaju da će poboljšati sisteme ranog upozorenja, odrediti uticaj na životnu sredinu, ublažiti opasnosti koje predstavljaju erupcije i pomoći u oporavku ekosistema.

Ko su ljudi koji pokušavaju da pronađu gde se krije sledeći podvodni vulkan? I gde ih dalje traže?

Vulkane u dubokom moru je mnogo teže locirati nego one na nivou zemlje.

Zaista, znamo više o površini Meseca nego o dnu okeana.

Ali erupcija Hunga Tonga je podstakla naučnu zajednicu i naglasila potrebu za daljim istraživanjem ovog neistraženog carstva.

U aprilu 2022. godine, novozelandski Nacionalni institut za istraživanje vode i atmosfere (Niva) pokrenuo je okeansko putovanje do mesta dramatične erupcije Tonge.

Njihovo plovilo, RV Tangaroa, ispitalo je hiljade kvadratnih kilometara morskog dna i prikupilo video slike i fizičke uzorke, koji se sada proučavaju na kopnu.

S obzirom da je region tako seizmički aktivan, Niva je u jedinstvenoj poziciji da istraži dramatičan uticaj Hunga Tonge.

„Pre putovanja, imali smo samo anegdotske informacije sa malih čamaca koji su isplovili sa kopna Tonge", kaže Majk Vilijams, glavni naučnik za okeane u Nivi.

Podvodni vulkani često padaju pod sopstvenom težinom. Kada se morska voda pomeša sa magmom, to može dovesti do eksplozivnog kolapsa, što zauzvrat može izazvati cunami (i stvoriti štetne pare na kopnu).

„Zamislite kalup za torte sa prstenom, a jedna strana je eksplodirala izvan kalupa", objašnjava Vilijams.

Istraživači na brodu Tangaroa imali su nekoliko neposrednih ciljeva: mapirati lokaciju, izvući vulkanske naslage kako bi pomogli u razumevanju hemije i geologije erupcije i ispitati uticaj kaldere na okolno morsko dno.

„Stigli smo do vulkana u zoru i videli kako sunce izlazi iznad dva nazubljena vrha iz kojih se širi vatra, propast i nasilje", kaže Kevin Mekej, veteran vulkanolog i vođa Nivinog putovanja.

Kada je brod stigao do spoljne kaldere Hunga Tonge, daljinski upravljani sistem dubokih vučenih instrumenata (DTIS) putovao je do bokova podmorja.

Tamo je brod bez posade klizio prema morskom dnu poput torpeda sa krilima, omogućavajući timu da načini video snimke i uzme uzorke.

„Bilo je pomalo zastrašujuće", kaže Mekej.

„Stalni rizik od manje erupcije ispod našeg čeličnog čamca značio je da bismo u svakom trenutku mogli potonuti u treptaju oka."

Skriveni u kilometrima dubine okeana

Timsko probno postavljanje novih instrumenata omogućilo im je da nanjuše druge vulkanske oblake i dokumentuju promene u strukturi Hunga Tonge, što se pokazalo prilično dramatičnim.

„Pre erupcije, kaldera je bila visoka oko 120 metara. Sada je duboko kilometar", kaže Mekej.

„Pored toga, pronašli smo piroklastične tokove - turbulentne, guste, burne rečice koje su tekle duž morskog dna - udaljene najmanje 60 kilometara, zračeći iz svih uglova."

Nivino putovanje je bilo deo projekta mapiranja morskog dna erupcije Tonge, poduhvata koji finansira Nipon fondacija, neprofitna organizacija sa sedištem u Japanu koja pomaže podvodna istraživanja od 1962.

Program takođe podržava Opšta batimetrijska karta okeana (Gebco), organizacija koja ima za cilj da mapira dno svetskog okeana do 2030.

Iako Niva ne prati aktivno podmorske vulkane, organizacija ima aktivan istraživački program usmeren ka istraživanju podvodnih planina, od kojih su mnoge ugašeni vulkani.

Nekoliko podmorskih erupcija je dokumentovano jer su obično skrivene metrima ispod vode okeana.

Međutim, oni koje su naučnici primetili mogu nam dati naznake budućih katastrofa.

Na primer, 2018. godine, podvodna erupcija na francuskom ostrvu Majot dovela je do ogromne nove podmorske planine, otkrivajući visok nivo seizmičnosti u regionu.

Majot se sada kontinuirano prati, a njegovu aktivnost redovno ažurira grupa naučnika na Revosimi, koordinisanoj platformi koja nadgleda vulkanske opasnosti kao što su protok magme, temperatura vode i kiselost, kao i seizmičnost.

Poduhvati poput Revosime su posebno važni za tekuće erupcije, ali su izuzetno skupi.

Vreme krstarenja brodom i operacije mogu koštati do 50.000 evra po danu.

Obezbeđivanje kabla u blizini vulkanskog mesta (što omogućava lokalno prikupljanje podataka) može koštati milione.

Potrebne su godine da se infrastruktura finansira i uspostavi.

Ali istraživanje je ključno - ne samo da bismo mogli da utvrdimo opasnosti koje nam predstavljaju aktivni vulkani, već i da bismo mogli bolje razumeti njihov uticaj na životnu sredinu.

Način na koji se ovi prirodni fenomeni dešavaju može nam reći o tome kako se ekosistemi oporavljaju pošto vulkanske erupcije imaju tendenciju da prate slične obrasce razaranja kao i ljudski poremećaji poput rudarenja, kočarenje u okeanu, ribolov i druge operacije ekstrakcije.

Najveći deo uticaja podmorskog vulkana može biti posledica uzburkanja morskog dna ili prekrivanja sedimentom, na primer.

„Ljudi su zainteresovani za vulkane jer predstavljaju rizik", kaže Havijer Eskartan, batimetrijski istraživač u Geološkoj laboratoriji na Ekol Normal Superior u Parizu.

„Uopšteno govoreći, duboki vulkani ne predstavljaju veliku opasnost. Opasniji su oni blizu površine mora ili koji izranjaju iznad nje."

Približno 1.500 potencijalno aktivnih vulkana razbacano je planetom (od kojih je oko 500 eruptiralo u zabeleženo vreme), ali oni ne obuhvataju neprekidni pojas vulkana na dnu okeana - kojih ima stotine.

Mnogi od njih se verovatno nalaze duž pacifičkog ruba, u takozvanom Vatrenom prstenu koji kruži oko Tihog okeana.

Najopasnija su vulkanska ostrva na kojima borave ljudi.

„Zamislite eksploziju veličine Tonge na Mediteranu ili na Havajima", kaže Eskartan.

„Smrt i uništenje, šteta po ekonomiju i transportne sisteme... ali naravno, ne možemo proučavati vulkane ako ne znamo gde se nalaze."

Kako vulkanolozi traže ove još neotkrivene podmorske vulkane, posebno kada su batimetrijski podaci relativno retki?

Hidroakustički monitoring je jedan od odgovora.

Kada vulkan eruptira pod vodom, on proizvodi akustičnu energiju: kada lava temperature 1200 stepeni Celzijusa stupi u interakciju sa morskom vodom koja se skoro smrzava, ona isparava, izazivajući eksploziju zvuka - od oštrih pukotina i gromoglasnih udara do sporih tutnjava.

Seizmička energija se pretvara u podvodnu akustičnu energiju na granici morskog dna i vode, svojevrsnoj zoni Zlatokose za one koji slušaju podvodne vibracije.

Na dubinama od približno 1.000 metara, pritisak, temperatura i salinitet se kombinuju tako da usporavaju kretanje zvuka kroz vodu, olakšavajući njegov prenos.

Ova zona je poznata kao kanal za fiksiranje zvuka i dometa (Sofar) (kitovi koriste isti akustični kanal za komunikaciju jedni sa drugima pod vodom).

Hidrofoni, ili podvodni mikrofoni, mogu detektovati akustični signal od zvučnih talasa proizvedenih konverzijom seizmičke energije duž kanala Sofar.

Ovi akustični podaci daju naznake o postavljanju tokova lave, potencijalno upozorenje na predstojeće ili tekuće erupcije.

Istraživači shvataju kolaps vulkanskih ostrva kao deo njihove geološke istorije, a neki očekuju da će se bokovi otkačiti i urušiti u okean, što će rezultirati klizištima, zemljotresima i velikim cunamijima.

„Iako nismo imali nijedan tako veliki događaj u zabeleženoj istoriji, posledice bi mogle biti katastrofalne", kaže Eskartan.

U međuvremenu, geolozi i vulkanolozi nastavljaju podvodni detektivski rad sa „mestima zločina" koji su im dostupni.

Uzmite u obzir Aksijalno podmorje, aktivni vulkan na severozapadnoj obali Pacifika u Sjedinjenim Državama i najaktivniji poznati podvodni vulkan.

Sa dokumentovanim erupcijama 1998, 2011. i 2015, to je ujedno i najistraženiji podvodni vulkan na svetu.

Donji uređaji za snimanje pritiska pokazuju da se Aksijal polako vraća, dok su vozila na daljinsko upravljanje otkrila nove tokove lave, što sugeriše da bi se još jedna erupcija mogla dogoditi u ne tako dalekoj budućnosti.

Sjedinjene Američke Države održavaju Program pomoći u slučaju katastrofe vulkana, koji uključuje geologe, vulkanologe i druge stručnjake u svim aspektima procene opasnosti od vulkana, praćenja i reagovanja na vanredne situacije vulkana.

Mnoge vlade imaju slične timove. Potencijalni lovci na vulkane - amateri mogu da konsultuju praktičan vodič za vulkane SAD-a, uključujući često postavljana pitanja o erupcijama prikazanim u filmovima (ispostavilo se da naučnici ne mogu da se voze preko mehurića lave u stvarnom životu).

Ali smernice za cunamije izazvane podvodnim vulkanima se još pišu.

„Hunga Tonga je eruptirala neuobičajeno", kaže Mekej, „i to je ono što nas je zbunilo: ovaj vulkan se nije ponašao onako kako udžbenici kažu da bi trebalo".

Erupcija u Tongi bila je eksplozivnija od super vulkana, ali umesto da se raznese, vulkan je ostao netaknut, što je navelo vulkanologe da preispitaju teorije o tome koji je mehanizam mogao izazvati takvo razaranje.

Još više je zbunjujuća bila činjenica da se energija Hunga Tonge raspršila u čistom vertikalnom obrascu, a ne prema spolja, preko morskog dna.

„Ova eksplozija iz puške u nebo bila je jedinstvena", kaže Mekej.

Ogromna eksplozija Hunga Tonge nije samo stvorila okeanske talase, već je proizvela i zvučne talase i atmosferske talase, oscilacije koje su se širile napolje.

Ovi talasi su dostigli više od 100 kilometara u atmosferu i putovali su vani brzinom otprilike dvostruko bržom od mlaznog aviona.

Još neobičnije, „talasi nisu pratili tradicionalni obrazac raspadanja", kaže Vilijams.

„Činilo se da čuvaju više energije i stvaraju talas koji je dobro zabeležen, čak i do Rosove ledene ploče na Antarktiku."

Kako pronalaze okeane?

Istraživači još pokušavaju da sastave seriju događaja koji su, prema bilo kojoj metrici koja se može zamisliti, stvorili jednu od najrazornijih erupcija veka.

Procenjuje se da je eksplozija Hunga Tonge oslobodila energetski ekvivalent 10 miliona tona TNT-a, mešavine pepela i ljute morske vode koja je praktično ugušila ostrvo.

Erupcija nije samo poremetila lokalnu infrastrukturu, zagadivši zalihe

vode i presecajući puteve. Imala je talasne efekte širom sveta. Zemlja je puna bezbroj drugih podmorskih vulkana, od kojih bi svaki mogao da oslobodi bes bez ikakve najave.

Proučavajući Hunga Tongu, možemo saznati više o tome koje zaštitne mere treba preduzeti kada su u pitanju ove druge podvodne tempirane bombe, koje otkucavaju.

Možda će vas zanimati i ova priča

Pratite nas na Fejsbuku,Tviteru i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na [email protected]