Κρυμμένοι θάλαμοι μάγματος, αυξανόμενη θερμότητα και παγκόσμιες κλιματικές συνέπειες βρίσκονται πλέον υπό εντατική επιστημονική παρακολούθηση. Η ανησυχία φυσικά δεν περιορίζεται μόνο στην Αμερική, ενώ ο χρονικός ορίζοντας μπορεί να είναι συντομότερος απ’ όσο αρχικά έχει εκτιμηθεί.
Μια λεπτομερής γεωφυσική μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature από την Γεωλογική Υπηρεσία των ΗΠΑ (USGS), διεύρυνε τη γνώση μας για τον υπερηφαίστειο του Yellowstone, αποκαλύπτοντας νέες πληροφορίες για τη δυναμική του υπόγειου μάγματός του.
Παράλληλα, οι κλιματολογικές εκτιμήσεις των ερευνητών, όπως είναι ο Markus Stoffel (πανεπιστήμιο της Γενεύης), αναθεωρούν το θεωρητικό υπόβαθρο και τους παγκόσμιους συστημικούς κινδύνους μιας εν δυνάμει έκρηξης υπερηφαιστείου – όχι μόνο όπως το Yellowstone, αλλά και σε πολλά ακόμη συμπλέγματα ενεργών ηφαιστείων ανά τον κόσμο.
Αρχιτεκτονική του μάγματος και το αναθεωρημένο μοντέλο έκρηξης
Η ανάλυση της USGS, αξιοποίησε τεχνικές ηλεκτρομαγνητικής απεικόνισης για τη μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των πετρωμάτων κάτω από την καλδέρα του Yellowstone.
Καθώς οι λιωμένοι βράχοι είναι σημαντικά πιο αγώγιμοι σε σχέση με το στερεοποιημένο μάγμα, η μέθοδος αυτή, επιτρέπει στους ερευνητές να χαρτογραφήσουν την τρισδιάστατη κατανομή των μερικώς λιωμένων ζωνών σε υψηλή ανάλυση.
Τα πορίσματα δείχνουν ότι το μαγματικό σύστημα του Yellowstone, δεν είναι μονολιθικό. Αντίθετα, αποτελείται από ετερογενείς θύλακες λιωμένου υλικού, οι οποίοι είναι ενσωματωμένοι σε στερεοποιημένο φλοιό.
Οι λιωμένες αυτές ζώνες, εμφανίζουν ποσοστά τήξης από 2% έως 30% και είναι χωρικά απομονωμένες.
Το μεγαλύτερο ποσοστό του μάγματος, είναι συγκεντρωμένο στον βορειοανατολικό τομέα της καλδέρας, εκεί όπου βρίσκονται 400–500 κυβικά χιλιόμετρα ρυολιθικού μάγματος, το οποίο είναι υπεύθυνο για εκρήξεις υψηλής έντασης – μια ποσότητα που υπερβαίνει την παραγωγής της έκρηξης στους καταρράκτες Mesa πριν από 1,3 εκατομμύρια χρόνια.
Η θερμή πηγή κάτω από το μάγμα, προέρχεται από βασαλτικές εισδύσεις από τον μανδύα, οι οποίες εξακολουθούν να υποστηρίζουν θερμικά και να μεγεθύνουν σταδιακά τις ζώνες τήξης.
Ενώ τα υπάρχοντα στοιχεία δεν υποδηλώνουν ένα ενιαίο, συνδεδεμένο μαγματικό θάλαμο, η σταδιακή θέρμανση θα μπορούσε τελικά να δημιουργήσει συνδεσιμότητα ανάμεσα στους θύλακες του μάγματος, αυξάνοντας έτσι τις πιθανότητες για μια έκρηξη μεγάλης έκτασης.
Ηφαιστειακοί πρόδρομοι και εκτιμήσεις πιθανοτήτων
Ιστορικά, το Yellowstone έχει γνωρίσει τρεις τεράστιες εκρήξεις τα τελευταία 2,1 εκατομμύρια χρόνια: Μία στο Huckleberry Ridge, μια στους καταρράκτες της Mesa, και μια στο Lava Creek.
Το ενδιάμεσο διάστημα επανάληψης ανάμεσα στα γεγονότα αυτά (περίπου 735.000 χρόνια) έχει παρερμηνευτεί συχνά ως κύκλος πρόβλεψης. Στην πραγματικότητα όμως, ο χρόνος της έκρηξης δεν είναι σταθερός, ενώ το μικρό μέγεθος δείγματος, περιορίζει τη στατιστική εγκυρότητα.
Ο κλιματολόγος Markus Stoffel και άλλοι ερευνητές υπολογίζουν σε περίπου 16% την πιθανότητα εκδήλωσης έκρηξης έντασης VEI 7 ή και μεγαλύτερης σε παγκόσμιο επίπεδο έως το 2100.
Η εκτίμηση αυτή βασίζεται σε στοχαστικά μοντέλα ηφαιστειακών συστημάτων, παγκόσμια δεδομένα συχνότητας εκρήξεων καθώς και σε καταγεγραμμένες αυξήσεις της μαγματικής δραστηριότητας σε πολλαπλές ηφαιστειακές ζώνες.
Πέρα από το Yellowstone, άλλα ηφαιστειακά συστήματα με υπερεκρηκτικό δυναμικό περιλαμβάνουν τα Campi Flegrei (Ιταλία) και Toba (Ινδονησία), τα οποία παρουσιάζουν αυξημένη γεωφυσική δραστηριότητα.
Πιθανή η εξέλιξη μιας έκρηξης υπερηφαιστείου όπως το Yellowstone
Μία υπερέκρηξη ηφαιστείου, όπως το Yellowstone, πιθανόν θα ακολουθήσει έναν κύκλο έκρηξης πολλών φάσεων.
Αποδείξεις από φαινόμενα του παρελθόντος, όπως αυτά της έκρηξης στο Lava Creek πριν από 630.000 χρόνια, υποδηλώνουν πως, πριν από το κύριο φαινόμενο, θα υπάρχουν μικρότερες, πρόδρομες εκρήξεις – οι οποίες θα προηγούνται κατά χρόνια ή και δεκαετίες.
Οι πρώιμες αυτές φάσεις, μπορεί ενδεχομένως να είναι εκρηκτικές και τοπικού χαρακτήρα, οι οποίες θα ξεκινούν από τους ρηχούς θύλακες του μάγματος. Όταν εδραιωθεί η συνδεσιμότητα ανάμεσα στις ζώνες του λιωμένου υλικού, τότε η έκρηξη θα ενταθεί ραγδαία.
Το ριολιθικό μάγμα, το οποίο το οποίο είναι ιδιαίτερα ιξώδες και πλούσιο σε αέρια, θα δημιουργούσε στήλες τέφρας, που θα έφταναν στη στρατόσφαιρα μέσα σε λίγα λεπτά.
Οι εκρηκτικές στήλες θα κατέρχονταν περιοδικά, προκαλώντας τη δημιουργία πυροκλαστικών ρευμάτων πυκνότητας (PDCs) ικανά να ταξιδεύουν με ταχύτητες άνω των 300 χλμ./ώρα και να καταστρέφουν περιοχές σε ακτίνα 100 χιλιομέτρων.
Η γεωφυσική μοντελοποίηση από τον Larry Mastin (USGS) δείχνει ότι η διάδοση της τέφρας θα ήταν εκτεταμένη.
Τέφρα πάχους 3 εκατοστών θα μπορούσε να φτάσει τόσο μακριά όσο το Σικάγο, το Σαν Φρανσίσκο και το Γουίνιπεγκ, ενώ αποθέσεις σε έκταση του χιλιοστού θα μπορούσαν να επηρεάσουν πόλεις στη δυτική ακτή των ΗΠΑ.
Πιο κοντά στην πηγή, η πτώση της στάχτης θα εκτεινόταν σε αρκετά μέτρα, οδηγώντας σε εκτεταμένη κατάρρευση των υποδομών και ολοσχερείς απώλειες για τη γεωργία.
Συνέπειες για την ατμόσφαιρα και μοντελοποίηση του κλίματος
Ο κύριος παγκόσμιος κίνδυνος που ενέχει μια υπερέκρηξη, δεν είναι η μηχανική καταστροφή, αλλά η συγκέντρωση αερολυμάτων στη στρατόσφαιρα και η επίδραση της ακτινοβολίας.
Στη διάρκεια ενός συμβάντος όπως αυτό, η απελευθέρωση διοξειδίου του θείου (SO₂) στην ανώτερη ατμόσφαιρα θα δημιουργούσε θειικά αερολύματα, τα οποία θα αντανακλούσαν την ακτινοβολία του ηλίου και θα προκαλούσαν ραγδαία παγκόσμια ψύξη.
Ανάλογες ιστορικές περιπτώσεις:
- Ηφαίστειο Πινατούμπο (1991): ~0.5°C παγκόσμια ψύξη η οποία διήρκεσε ~2 χρόνια.
- Ηφαίστειο Ταμπόρα (1815): Προκάλεσε τη “Χρονιά χωρίς καλοκαίρι”, εκτεταμένο λιμό και πολιτικές αναταραχές.
Η μοντελοποίηση υποδηλώνει ότι μία υπερέκρηξη στο Yellowstone, θα προκαλούσε παγκόσμια πτώση της θερμοκρασίας κατά 4°C, με ανωμαλίες έως και 10°C σε τμήματα της Βόρειας Αμερικής.
Η φάση της ψύξης, θα διαρκούσε για 15 – 20 χρόνια και με δευτερεύουσες συνέπειες για τις δυναμικές των μουσώνων, την κάλυψη από τον πολικό πάγο και τους παγκόσμιους υδρολογικούς κύκλους.
Ακόμη, θα ακολουθούσε καταστροφή της γεωργίας σε πολλές ηπείρους.
Η ηφαιστειογενής στάχτη, κουβαλά τοξικά βαρέα μέταλλα (π.χ. αρσενικό, κάδμιο, υδράργυρο), δημιουργώντας μακροχρόνιους οικολογικούς κινδύνους και προβλήματα για τη δημόσια υγεία, μέσω της μόλυνσης του εδάφους και του νερού.
Συστήματα επιτήρησης και στρατηγικές αντιμετώπισης
Παρά την αυξανόμενη επίγνωση από τις επιστημονικές μελέτες, η προετοιμασία για την παγκόσμια αντιμετώπιση ηφαιστειακών κινδύνων παραμένει ανεπαρκής, σε σύγκριση με το μέγεθος της απειλής.
Ανάμεσα στα εφαρμοζόμενα εργαλεία ελέγχου είναι τα παρακάτω:
- Τα σεισμικά δίκτυα για την ανίχνευση σεισμικών σμηνών – συστήματα από σεισμογράφους τοποθετημένα σε στρατηγικές θέσεις για να εντοπίζουν μικρές ή μεγάλες σεισμικές δονήσεις
- Δορυφόροι InSAR για την παραμόρφωση του εδάφους
- Αισθητήρες πολλαπλών αερίων για τις πτητικές ροές – για την μέτρηση και παρακολούθηση των αερίων που εκλύονται από ηφαίστεια ή άλλες γεωλογικές διεργασίες. Αυτοί οι αισθητήρες είναι ικανοί να ανιχνεύσουν διάφορα αέρια, όπως διοξείδιο του θείου (SO₂), διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και άλλες πτητικές ουσίες που μπορεί να εκλύονται κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων ή άλλων γεωλογικών φαινομένων.
- Βαρυμετρικές έρευνες για τη μέτρηση της κίνησης του μάγματος χρησιμοποιούν τη μέθοδο της μέτρησης των διαφορών στην βαρυτική ένταση του εδάφους. Το μάγμα, που έχει διαφορετική πυκνότητα από τα γύρω πετρώματα, επηρεάζει τα βαρυτικά πεδία στην περιοχή του ηφαιστείου.
Παρ’ όλα αυτά, κανένα από τα παραπάνω δεν είναι σε θέση να προβλέψει την ακριβή χρονική στιγμή μιας υπερέκρηξης.
Δεδομένα από το παρελθόν, όπως την έκρηξη του Toba, έχουν δείξει πως, τεράστιες εκρήξεις μπορεί να πραγματοποιηθούν έπειτα από ελάχιστη προειδοποίηση, τονίζοντας την ανάγκη του έγκαιρου προληπτικού σχεδιασμού και όχι απλώς την απόκρισή μας την ώρα της κρίσης σε πραγματικό χρόνο.
Χαμηλή πιθανότητα με έντονες συνέπειες
Η πρόσφατη μελέτη του USGS, τονίζει την εσωτερική δομή του Yellowstone, περιορίζοντας παράλληλα τις εικασίες και κάνοντας ξεκάθαρο τον μακροπρόθεσμο κίνδυνο.
Οι διάφοροι επιστημονικοί κλάδοι συγκλίνουν στο συμπέρασμα πως, ενώ δεν είναι άμεσος ο κίνδυνος μιας υπερέκρηξης στο Yellowstone, οι συνέπειές της θα αποσταθεροποιούσαν ολόκληρο τον πλανήτη, επηρεάζοντας το κλίμα, τη γεωργία, τις υποδομές και την ανθρώπινη ασφάλεια.
Η προετοιμασία για ένα τέτοιο ενδεχόμενο, προϋποθέτει διεθνή συντονισμό, επιστημονική διαφάνεια και διαρκή επένδυση σε ανθεκτικές υποδομές και τη βιώσιμη γεωργία.
Δεδομένης της μη γραμμικής φύσης των γεωφυσικών συστημάτων και τις παγκοσμιοποίησης της σημερινής κοινωνίας, το «κόστος» της αδράνειας μπορεί να ξεπεράσει το όριο της δυνατότητας ανάκαμψης.
