Ηφαίστειο Τόνγκα:Τι μπορεί να μας διδάξει η ηφαιστειακή έκρηξη της Τόνγκα για την ιστορία του Άρη

Η έκρηξη του υποβρυχίου ηφαιστείου Hunga Tonga-Hunga Ha’apai το Σάββατο 15 Ιανουαρίου 2022 άφησε χιλιάδες ανθρώπους χωρίς σπίτια, προμήθειες και διαδίκτυο. Κατά τη στιγμή που γράφονται αυτές οι γραμμές, υπήρξαν τρεις επιβεβαιωμένοι θάνατοι στην Τόνγκα που σχετίζονται με την έκρηξη, δύο από τους οποίους ήταν ντόπιοι και ένας Βρετανός υπήκοος.

Τώρα, καθώς οι επιστήμονες αγωνίζονται να καταλάβουν περισσότερα για την έκρηξη, οι πλανητολόγοι ηφαιστειολόγοι αναρωτιούνται εάν η Hunga Tonga-Hunga Ha'apai μπορεί να μας διδάξει για τις ιστορίες των γειτόνων μας στο Ηλιακό Σύστημα.

Η έκρηξη του ηφαιστείου προκάλεσε σοκ μέχρι την Αλάσκα και το Ηνωμένο Βασίλειο και προκάλεσε τσουνάμι που έπληξε τις ακτές της Αυστραλίας, των ΗΠΑ και της Ρωσίας. Έχει αναφερθεί ότι δύο άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους στο Περού από τις πλημμύρες που προκλήθηκαν από το τσουνάμι. Το στατικό φορτίο που δημιουργήθηκε από την ηφαιστειακή έκρηξη λέγεται επίσης ότι ήταν υπεύθυνο για σχεδόν 400.000 κεραυνούς τις ώρες μετά την έκρηξη.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τις εκρήξεις ηφαιστείων:

• Σε φωτογραφίες:Η ηφαιστειακή έκρηξη που καταστρέφει τη Λα Πάλμα
• Τι θα συνέβαινε αν όλα τα ηφαίστεια στη Γη εκραγούν ταυτόχρονα;

Περίπου 10 ώρες μετά την έκρηξη, άνθρωποι στο Μαϊάμι των ΗΠΑ, πάνω από 7.000 μίλια μακριά από το ηφαίστειο, είδαν κύματα πίεσης σε ταχύτητες 695 mph – ακουστικούς κυματισμούς στον αέρα που ουσιαστικά ταξίδευαν με την ταχύτητα του ήχου στην ατμόσφαιρα. P>

Πέντε ημέρες μετά την έκρηξη, ο Δρ Samuel Mitchell είπε στο BBC Science Focus περιοδικό ότι η δραστηριότητα του ηφαιστείου φαινόταν να έχει σταματήσει στο επίπεδο της επιφάνειας, αν και οι ηφαιστειολόγοι δεν μπορούσαν να πουν τι συνέβαινε κάτω από το νερό.

Γιατί οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να προβλέψουν την έκρηξη της Τόνγκα;

Ενώ ορισμένες ηφαιστειακές εκρήξεις μπορούν να προβλεφθούν, δεν θα εμφανίζουν όλες προειδοποιητικά σημάδια, λέει ο Mitchell.

«Για παράδειγμα, στην πρόσφατη έκρηξη της Λα Πάλμα στα Κανάρια Νησιά, είχαμε ένα κλασικό μήνυμα ότι κάτι πρόκειται να συμβεί. Υπήρξε μια διασπορά σεισμών που κινούνταν αργά προς την επιφάνεια σε ένα συγκεκριμένο σημείο.

"Θα μπορούσαν επίσης να υπάρχουν εκπομπές αερίων ή αυξημένες θερμοκρασίες των επιφανειακών υδάτων ή το έδαφος να φουσκώνει αργά - αυτά τα πράγματα μπορούν να ανιχνευθούν από τον δορυφόρο."

Ως υποθαλάσσιο ηφαίστειο, το Hunga Tonga-Hunga Ha'apai είναι λιγότερο μελετημένο από τα ηφαίστεια της ξηράς. Αυτό κατέστησε δύσκολο να προβλέψουμε πόσο μεγάλη θα ήταν η έκρηξη όταν οι ηφαιστειολόγοι παρατήρησαν δραστηριότητα στην περιοχή δύο ημέρες πριν από το γεγονός, είπε ο Μίτσελ, του οποίου η εστίαση είναι στα υποθαλάσσια ηφαίστεια.

Τα περισσότερα από τα δεδομένα που χρησιμεύουν για να προειδοποιούν τους επιστήμονες για μια επικείμενη έκρηξη συλλέγονται από όργανα γύρω από το ηφαίστειο και ο Μίτσελ είπε ότι η συλλογή αυτών των δεδομένων για υποβρύχια συστήματα είναι πολύ δύσκολη.

Η προηγούμενη δραστηριότητα εξαρτάται επίσης από την αιτία της έκρηξης. Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην γνωρίζουν γιατί εξερράγη το ηφαίστειο Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, αλλά καθώς πρόκειται για ένα υποθαλάσσιο ηφαίστειο, είναι πιθανό να ήταν μια στιγμιαία αντίδραση, όχι κάτι που φυσούσε κάτω από την επιφάνεια για αρκετό καιρό.

"Έχετε μάγμα 1.000°C που αλληλεπιδρά με το κρύο θαλασσινό νερό, σε αντίθεση με μια έκρηξη [στην ξηρά] που τροφοδοτείται από μάγμα που προσπαθεί να βγει στην επιφάνεια", είπε ο Μίτσελ.

Υπάρχουν δύο ακατοίκητα νησιά στην άκρη του ηφαιστειακού κρατήρα:Hunga-Tonga και Hunga-Ha'apai. Μετά την έκρηξη, οι δορυφορικές εικόνες δείχνουν ότι αυτά τα νησιά είναι πολύ μικρότερα, πράγμα που σημαίνει ότι η έκρηξη πιθανότατα κατέστρεψε μεγάλο μέρος της γης.

Πώς θα επηρεάσει η έκρηξη τη μελλοντική έρευνα;

Τα υποθαλάσσια ηφαίστεια μπορούν να βρεθούν σε όλο τον κόσμο σε διάφορα βάθη. Λόγω της φύσης τους, ο Μίτσελ είπε ότι οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη πόσοι ακριβώς είναι.

«Ο πυθμένας μας δεν έχει χαρτογραφηθεί με επαρκείς λεπτομέρειες για να μας πει ακριβείς αριθμούς», εξήγησε ο Μίτσελ. "Αλλά οι εκτιμήσεις πιστεύουν επί του παρόντος ότι περίπου το 70 με 80 τοις εκατό όλης της ηφαιστειακής δραστηριότητας συμβαίνει στην πραγματικότητα στον πυθμένα της θάλασσας."

Αυτά τα βυθισμένα ηφαίστεια είναι σχετικά ανεπαρκώς μελετημένα, πράγμα που σήμαινε ότι η καταστροφή της Τόνγκα ήταν απρόβλεπτη. Τώρα, όμως, η έρευνα από το Hunga Tonga-Hunga Ha'apai θα βοηθήσει ηφαιστειολόγους όπως ο Mitchell να κατανοήσουν καλύτερα και να προβλέψουν μελλοντικά γεγονότα.

«Μπορεί τώρα να γίνει μια προσπάθεια να μελετηθούν οι συνέπειες της έκρηξης, όπως οι επιπτώσεις στην τοπική θαλάσσια ζωή, και ίσως να παρακολουθηθούν τυχόν αλλαγές ή διεργασίες μετά την έκρηξη στο ίδιο το ηφαίστειο», πρότεινε ο Φέργκιουσον. "Για παράδειγμα, μπορεί το μάγμα να βρίσκεται ακόμα σε κίνηση κάτω από το ηφαίστειο και ότι η ανίχνευση αυτής της κίνησης μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τις οδούς που ακολουθεί το μάγμα στο δρόμο του προς την επιφάνεια."

Η έκρηξη θα μπορούσε ακόμη και να βοηθήσει στην περαιτέρω κατανόηση των ηφαιστείων σε άλλους πλανήτες.

Προηγούμενες εκρήξεις από υποθαλάσσια ηφαίστεια είχαν ως αποτέλεσμα το σχηματισμό νησιών, καθώς οι κορυφογραμμές του ηφαιστείου κινούνται και σπάζουν την επιφάνεια του νερού. «Αυτά τα νησιά αποτελούνται από πυροκλαστικό υλικό που έχουν την ίδια γενική μορφολογία με τα χαρακτηριστικά που φαίνονται στον Άρη», εξήγησε ο Δρ Ashley Davies, γεωλόγος της NASA και πλανητολόγος με ειδίκευση στην ηφαιστειολογία.

"Αυτό υποδηλώνει ότι τα χαρακτηριστικά του Άρη μπορεί να έχουν σχηματιστεί κάτω από παρόμοιες συνθήκες - αρχικά εξαιρετικά εκρηκτικά γεγονότα λόγω του μάγματος που αλληλεπιδρά απευθείας με το νερό."

Στη Γη, αυτά τα ηφαιστειακά νησιά συνήθως διαβρώνονται γρήγορα μετά το σχηματισμό τους. Ένα που σχηματίστηκε το 1964 έχει μειωθεί κατά το ήμισυ σε μέγεθος, με την επιφάνειά του περίπου 2,7 km να πέφτει σε 1,3 km από το 2012.

«Εάν τα χαρακτηριστικά του Άρη όντως σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα των ίδιων ηφαιστειακών διεργασιών, η εμμονή αυτών των αρχαίων χαρακτηριστικών υποδηλώνει ότι παίζουν πολύ λιγότερες δυνάμεις διάβρωσης - μια πιο ρηχή θάλασσα, ίσως, με λιγότερη δράση κυμάτων - που τους επιτρέπει να επιμείνουν για δισεκατομμύρια χρόνια», είπε ο Davies.

Οι επιστήμονες δεν μπορούν να πουν με βεβαιότητα εάν ή πότε εξερράγησαν τα ηφαίστεια του Άρη, ούτε πώς θα ήταν αυτές οι εκρήξεις. Ωστόσο, γνωρίζουμε ότι στο μακρινό παρελθόν υπήρχε νερό στον Άρη.

«Ο Άρης είχε νερό στην επιφάνεια στο παρελθόν και έχει πάγο ακριβώς κάτω από την επιφάνεια τώρα, κάτι που δίνει τη δυνατότητα για τέτοιου είδους αλληλεπιδράσεις [λάβας και νερού]», δήλωσε ο ηφαιστειολόγος καθηγητής Lionel Wilson, από το Πανεπιστήμιο του Λάνκαστερ. Τώρα, η λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη κάνει κάθε νερό που βγαίνει στην επιφάνεια απλώς να βράζει. Αλλά πριν από περίπου τρία δισεκατομμύρια χρόνια, η ατμοσφαιρική πίεση θα μπορούσε να ήταν αρκετά υψηλή ώστε να υπάρχει στάσιμο νερό.

Μερικά από τα μεγαλύτερα ηφαίστεια στον Άρη, όπως το Olympus Mons και το Ascraeus Mons, θα μπορούσαν να είναι δισεκατομμυρίων ετών, εξήγησε ο Wilson. Επομένως, εάν υπήρχε επικάλυψη μεταξύ πυκνότερης ατμόσφαιρας και ηφαιστειακής δραστηριότητας, θα μπορούσαν να είχαν συμβεί εκρήξεις όπως αυτή του ηφαιστείου Hunga Tonga-Hunga Ha'apai.

«Η Τόνγκα βρίσκεται σε πολύ μικρό βάθος κάτω από την επιφάνεια του νερού, κάτι που την έκανε τόσο εκρηκτική – πιο βαθιά κάτω από το νερό, η υψηλή πίεση τείνει να καταστέλλει τις βίαιες αλληλεπιδράσεις», είπε ο Wilson.

Ενώ τα ηφαίστεια του Άρη θα μπορούσαν να ήταν ενεργά σε ένα παρόμοιο περιβάλλον χαμηλής πίεσης, τα ηφαίστεια στην Αφροδίτη θα εκραγούν περισσότερο σαν ένα βαθύτερο υποθαλάσσιο ηφαίστειο εδώ στη Γη.

«Υπάρχουν έμμεσες ενδείξεις ότι υπάρχει ηφαιστειακή δραστηριότητα στην Αφροδίτη. Ορισμένα υπέρυθρα σήματα μοιάζουν με παραδείγματα καυτής λάβας, αλλά δεν μπορούμε να δούμε λεπτομέρειες, απλώς ένα hotspot», είπε ο Wilson. «Όμως, τυχόν αέρια διαλυμένα σε υγρή λάβα στην Αφροδίτη θα δυσκολευόταν να βγουν έξω, επομένως δεν είναι πιθανό να πρόκειται για βίαιες εκρήξεις. Για να πετύχει αυτή την κλασική έκρηξη πυρκαγιάς, το αέριο χρειάζεται την ικανότητα να παράγει φυσαλίδες που διαστέλλονται στη λάβα για να τη σχίσουν σε μικρά σταγονίδια."

Πώς το ηφαίστειο της Τόνγκα προκάλεσε τσουνάμι;

Δυστυχώς, οι επιστήμονες λένε ότι οι περιπτώσεις τσουνάμι που προκαλούνται από ηφαίστεια δεν έχουν καταγραφεί καλά. Και μέχρι να δοθούν περισσότερα δεδομένα, θα είναι δύσκολο να πούμε τι ακριβώς προκάλεσε το τσουνάμι της Τόνγκα, λέει ο Μίτσελ.

«Θα μπορούσαν να υπάρχουν μερικοί διαφορετικοί παράγοντες, αλλά το κύριο πράγμα που χρειάζεται για να δημιουργηθεί το τσουνάμι είναι μια τεράστια μετατόπιση του νερού.

«Αυτό θα μπορούσε να είναι από μια έκρηξη κάτω από το νερό που ουσιαστικά ωθεί το νερό έξω και μακριά από το ηφαίστειο. Υπάρχει περίπτωση για αυτό εδώ, γιατί έχουμε δει το μέγεθος της φυσικής έκρηξης. Το κρουστικό κύμα που προκάλεσε θα μπορούσε να είναι ένας τρόπος για να μετακινήσετε ξαφνικά το νερό προς τα έξω.»

Το τσουνάμι θα μπορούσε επίσης να προκλήθηκε από μεγάλες ποσότητες γης που κινούνται στον ωκεανό. Εάν ο ηφαιστειακός κρατήρας Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai είχε καταρρεύσει, θα είχε προκαλέσει μια τεράστια κίνηση νερού κάτω από την επιφάνεια.

Καθώς το τσουνάμι εξαπλώθηκε, προειδοποιήσεις εκδόθηκαν γύρω από τον Νότιο Ειρηνικό και μέχρι την Ιαπωνία, τον Καναδά και τις ΗΠΑ. Στο Περού, όπου δύο άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους λόγω πλημμύρας, τα κύματα ανέτρεψαν ένα πετρελαιοφόρο. Περισσότερα από 6.000 βαρέλια πετρελαίου χύθηκαν στις παραλίες του Περού, σε αυτό που αποκαλείται «οικολογική καταστροφή» που θα επηρεάσει τη θαλάσσια ζωή και την τοπική αλιεία για χρόνια.

Η έκταση της επίδρασης της έκρηξης στη θαλάσσια βιοποικιλότητα δεν είναι ακόμη γνωστή, ωστόσο ο Δρ Ντέιβιντ Φέργκιουσον, ηφαιστειολόγος στο Πανεπιστήμιο του Λιντς, λέει ότι η πτώση της τέφρας στον περιβάλλοντα ωκεανό πιθανότατα θα έχει τον πιο σημαντικό αντίκτυπο.

Πώς η ηφαιστειακή τέφρα επηρεάζει την οικολογία;

«Η τέφρα που εκτοξεύτηκε υποβρύχια δεν τείνει να ταξιδεύει πολύ μακριά, ωστόσο, το γεγονός ότι το ηφαιστειακό λοφίο εκτοξεύτηκε στην ατμόσφαιρα επιτρέπει στη στάχτη μέσα σε αυτό να μεταφερθεί περαιτέρω και στη συνέχεια να αποτεθεί στον ωκεανό κοντά», είπε ο Ferguson.

«Αν η ποσότητα της τέφρας [που πέφτει στο νερό] είναι σημαντική, μπορεί να πνίξει χαρακτηριστικά όπως κοραλλιογενείς υφάλους και να προκαλέσει τη μετακίνηση ψαριών και άλλων θαλάσσιων ζώων αλλού, διαταράσσοντας τις τροφικές αλυσίδες, την οικολογία και άλλα.»

Είναι ενδιαφέρον ότι η τέφρα μπορεί να παρέχει θρεπτικά συστατικά που ωφελούν ορισμένους οργανισμούς, όπως τα θαλάσσια φύκια.

«Έχουν εντοπιστεί άνθηση φυκιών σε περιοχές όπου έχει εναποτεθεί ηφαιστειακή τέφρα στους ωκεανούς», είπε ο Φέργκιουσον. Ωστόσο, αυτό δεν είναι απαραίτητα καλά νέα, καθώς μπορεί να διαταράξει την οικολογία των κοραλλιογενών υφάλων και να οδηγήσει σε επιζήμιες συνέπειες. Για μια χώρα όπως η Τόνγκα, όπου η αλιεία είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος της οικονομίας, μπορεί να υπάρξουν προβλήματα με προσωρινή απώλεια ιχθυαποθεμάτων λόγω της πτώσης τέφρας."

Η εξάπλωση της τέφρας γύρω από την Τόνγκα επηρέασε τις πτήσεις και έθεσε σε κίνδυνο τις προσπάθειες για ξένη βοήθεια. Η τέφρα μπορεί επίσης να προκαλέσει προβλήματα υγείας, ερεθίζοντας το λαιμό και προκαλώντας βήχα στους ανθρώπους, αν και αυτές οι επιπτώσεις λέγεται ότι είναι βραχυπρόθεσμες και σχετικά αβλαβείς. Για όσους έχουν προϋπάρχοντα αναπνευστικά προβλήματα, η στάχτη που πέφτει θα μπορούσε να επιδεινώσει συμπτώματα όπως συριγμό και δύσπνοια.

Επειδή η έκρηξη συνέβη κάτω από τη θάλασσα, είναι πιθανό ότι η προκύπτουσα τέφρα θα έχει μαζέψει αλάτι από το νερό στο δρόμο της προς την επιφάνεια. Αυτό το αλάτι στη συνέχεια έπεσε πάνω από τη γη και ορισμένες πρώτες αναφορές υποδηλώνουν ότι το αλάτι μπορεί να αποξηραίνει τις τοπικές καλλιέργειες.

Γιατί τα υποθαλάσσια ηφαίστεια δεν έχουν μελετηθεί τόσο καλά;

Σύμφωνα με τον Mitchell, τα υποθαλάσσια ηφαίστεια είναι "ένα άγνωστο μέρος της ηφαιστειολογίας".

«Η ειρωνεία είναι ότι κατά μία έννοια, αυτή η περιοχή είναι άγνωστη επειδή συνήθως δεν είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος της ηφαιστειολογίας. Η δραστηριότητα ενός υποβρύχιου ηφαιστείου συνήθως παραμένει στον πυθμένα της θάλασσας, έχει πολύ μικρό αντίκτυπο στη στεριά.

«Μερικές φορές έχετε γεγονότα που επηρεάζουν την κοινωνία. Τον Οκτώβριο του 2021, γύρω από την Ιαπωνία, μια έκρηξη εκεί προκάλεσε ελαφρόπετρα να επιπλέουν και να μαζεύονται σε ένα λιμάνι."

Ο Μίτσελ λέει ότι αυτά τα ηφαίστεια δεν παρακολουθούνται τόσο καλά επειδή δεν θεωρούνται ιδιαίτερα επικίνδυνα.

"Δεν γνωρίζουμε πολλά γι 'αυτούς, αλλά υπάρχει μικρή χρηματοδότηση [για τους επιστήμονες] για να μπορέσουν να βγουν εκεί έξω και να βγάλουν όργανα που μπορούν να μας βοηθήσουν να πούμε περισσότερα και ενδεχομένως να μας δώσουν αυτά τα προειδοποιητικά σημάδια."

Ωστόσο, η πρόσφατη έκρηξη μπορεί να ρίξει φως στα θολά νερά. "Κάθε γεγονός που συμβαίνει μας δίνει τη δυνατότητα να κάνουμε καλύτερα για το μέλλον."

Σχετικά με τους ειδικούς μας

Δρ Σάμιουελ Μίτσελ είναι ηφαιστειολόγος και επιστήμονας επικοινωνίας στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, με επίκεντρο τα υποθαλάσσια ηφαίστεια και τη δυναμική των εκρηκτικών εκρήξεων.

Δρ Ντέιβιντ Φέργκιουσον , του Πανεπιστημίου του Λιντς, είναι ένας ηφαιστειολόγος που εξετάζει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του μάγματος και του περιβάλλοντος.

Δρ Ashley Davies είναι γεωλόγος και πλανητολόγος της NASA. Εργάζεται με δεδομένα τηλεπισκόπησης για να ερμηνεύσει και να μοντελοποιήσει ηφαιστειακές εκρήξεις, ιδιαίτερα στο ηφαιστειακό φεγγάρι του Δία, Ιο.

Καθηγητής Lionel Wilson  είναι ηφαιστειολόγος στο Πανεπιστήμιο του Λάνκαστερ και ειδικός στη φυσική των ηφαιστειακών εκρήξεων στον Άρη.