Miksi tulivuoren räjähdys Tongassa oli niin raju, ja mitä on odotettavissa nyt?

Tongan kuningaskunta ei usein herätä maailmanlaajuista huomiota, mutta a vedenalaisen tulivuoren raju purkaus tammikuun 15. päivänä on levittänyt shokkiaaltoja, kirjaimellisesti, noin puoleen maailmasta.

Tulivuori ei yleensä ole paljon katseltavaa. Se koostuu kahdesta pienestä asumattomasta saaresta, Hunga-Ha'apai ja Hunga-Tonga, jotka työntyvät noin 100 metriä (328 jalkaa) merenpinnan yläpuolelle 65 kilometriä (40 mailia) pohjoiseen Tongan pääkaupungista Nuku'alofasta. Mutta aaltojen alla piileskelee valtava tulivuori, joka on noin 1 800 metriä korkea ja 20 kilometriä leveä.

Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai-tulivuori on purkautunut säännöllisesti muutaman viime vuosikymmenen aikana. Vuosien 2009 ja 2014/15 tapahtumien aikana kuumat magma- ja höyrysuihkut räjähtivät aaltojen läpi. Mutta nämä purkaukset olivat pieniä, tammikuun 2022 tapahtumien mittakaavassa kääpiöjä.

Meidän tutkimusta Nämä aikaisemmat purkaukset viittaavat siihen, että tämä on yksi massiivisista räjähdyksistä, jotka tulivuori pystyy tuottamaan noin tuhannen vuoden välein.

Korkearesoluutioisia Himawari-satelliittikuvia #HungaTongaHungaHaapai tulivuorenpurkaus Tongassa 🌋

Ilmastoasemamme rekisteröivät lyhyen ilmanpainepiikin, kun ilmakehän shokkiaalto pulssi Uuden-Seelannin halki. pic.twitter.com/BfLzdq6i57

- NIWA Weather (@NiwaWeather) 15. tammikuuta 2022

Miksi tulivuoren purkaukset ovat niin räjähdysherkkiä, kun otetaan huomioon, että meriveden pitäisi jäähdyttää magmaa?

Jos magma nousee meriveteen hitaasti, jopa noin 1200 asteen (2200 F) lämpötiloissa magman ja veden väliin muodostuu ohut höyrykalvo. Tämä tarjoaa eristyskerroksen, joka antaa magman ulkopinnan jäähtyä.

Mutta tämä prosessi ei toimi, kun magma räjäytetään maasta täynnä vulkaanista kaasua. Kun magma pääsee veteen nopeasti, kaikki höyrykerrokset hajoavat nopeasti, jolloin kuuma magma joutuu suoraan kosketukseen kylmän veden kanssa.

Tulivuoren tutkijat kutsuvat tätä 'polttoaineen ja jäähdytysaineen vuorovaikutukseksi', ja se muistuttaa asetason kemiallisia räjähdyksiä. Äärimmäisen voimakkaat räjäytykset repivät magman osiin. Ketjureaktio alkaa, kun uudet magman palaset altistavat tuoreet kuumat sisäpinnat vedelle, ja räjähdykset toistuvat, lopulta suihkutaen vulkaanisia hiukkasia ja aiheuttaen räjähdyksiä yliäänenopeuksilla.

Kaksi asteikkoa Hungan purkauksia

Vuosien 2014/15 purkaus loi tulivuoren kartion, joka yhdisti kaksi vanhaa Hunga-saarta muodostaen noin 5 kilometriä pitkän saaren. Vierailimme vuonna 2016 ja huomasimme, että nämä historialliset purkaukset olivat vain verhon nostajat päätapahtumaan .

Merenpohjaa kartoittaessa löysimme piilotetun 'kalderan' 150 metriä aaltojen alapuolelta.

Merenpohjan kartta näyttää tulivuoren kartiot ja massiivisen kalderan. (Shane Cronin)

Kaldera on kraatterin kaltainen masennus noin 5 kilometriä (3 mailia). Pienet purkaukset (kuten vuosina 2009 ja 2014/15) tapahtuvat pääasiassa kalderan reunalla, mutta erittäin suuret tulevat itse kalderasta. Nämä suuret purkaukset ovat niin suuria, että purkautuvan magman yläosa romahtaa sisäänpäin ja syventää kalderaa.

Tarkasteltaessa aiempien purkausten kemiaa, ajattelemme nyt, että pienet purkaukset edustavat magmajärjestelmää, joka latautuu hitaasti valmistautuakseen suureen tapahtumaan.

Löysimme todisteita kahdesta valtavasta menneestä Hunga-kalderan purkauksesta vanhojen saarten kerrostumista. Yhdistimme nämä kemiallisesti vulkaanisen tuhkaesiintymiin suurimmalla asutulla Tongatapu-saarella, 65 kilometrin päässä, ja käytimme sitten radiohiilidatteja osoittaaksemme, että suuria kalderanpurkauksia tapahtuu noin 1 000 vuoden ajan, ja viimeinen 1100 jKr.

Tämän tiedon perusteella purkautuminen tammikuun 15. päivänä näyttää olevan 'suuren purkauksen' aikataulussa.

Mitä voimme odottaa tapahtuvan nyt

Olemme edelleen keskellä tätä suurta purkautumisjaksoa, ja monet seikat ovat edelleen epäselviä, osittain siksi, että saarta peittävät tällä hetkellä tuhkapilvet.

Kaksi aikaisempaa purkausta 20.12.2021 ja 13.1.2022 olivat kohtalaisen kokoisia. Ne tuottivat jopa 17 kilometriä korkeita pilviä ja lisäsivät uutta maata kauden 2014/15 yhdistetylle saarelle.

Viimeisin purkaus on lisännyt väkivallan mittakaavaa. Tuhkapilvi on jo noin 20 kilometriä (12 mailia) korkea. Merkittävintä on, että se levisi lähes samankeskisesti noin 130 kilometrin etäisyydelle tulivuoresta ja loi halkaisijaltaan 260 kilometriä olevan pillun, ennen kuin tuuli vääristi sen.

(NOAA)

Tämä osoittaa valtavan räjähdysvoiman, jota ei voida selittää pelkästään magman ja veden vuorovaikutuksella. Se osoittaa sen sijaan, että suuria määriä tuoretta, kaasulla ladattua magmaa on purkautunut kalderasta.

Purkaus tuotti myös a tsunami koko Tongassa sekä naapurimaiden Fidži ja Samoa. Shokkiaallot kulkivat useita tuhansia kilometrejä, nähtiin avaruudesta ja tallennettiin Uudessa-Seelannissa noin 2 000 kilometrin päässä. Pian purkauksen alkamisen jälkeen taivas peittyi Tongatapulle, ja tuhkaa alkoi sataa.

Kaikki nämä merkit viittaavat siihen, että suuri Hunga-kaldera on herännyt. Tsunamit syntyvät ilmakehän ja valtameren räjähdyksen aikana toisiinsa liittyvistä shokkiaalloista, mutta niitä aiheuttavat helposti myös vedenalaiset maanvyörymät ja kalderan sortumiset.

[2/2]
Näen jonkin verran kiinnostusta tähän edelliseen twiittiin, joten tässä on päivitetty versio, jossa on viimeisimmät muutokset tammikuusta 2022 alkaen. #Tutka ottamat kuvat #Sentinel1 10. joulukuuta ja 15. tammikuuta välisenä aikana.
Satelliittitiedot käsitelty @sentinel_hub #Tonga #tulivuori #HungaTongaHungaHaapai #SAR pic.twitter.com/51aNYSl0g7

— kosmi (@kosmi64833127) 16. tammikuuta 2022

On edelleen epäselvää, onko tämä purkauksen huipentuma. Se edustaa suurta magmapaineen vapautumista, joka voi laskea järjestelmän.

Varoitus on kuitenkin tulivuoren aiempien purkausten geologiset kerrostumat. Nämä monimutkaiset jaksot osoittavat, että jokainen 1000 vuoden suuri kalderanpurkausjakso sisälsi monia erillisiä räjähdystapahtumia.

Voisimme siis olla useiden viikkojen tai jopa vuosien ajan suurissa tulivuoren levottomuuksissa Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai-tulivuoren takia. Tongan kansan vuoksi toivottavasti ei.

Shane Cronin , maatieteiden professori, Aucklandin yliopisto .

Tämä artikkeli on julkaistu uudelleen Keskustelu Creative Commons -lisenssillä. Lue alkuperäinen artikkeli .