Τα βασικά σημεία του άρθρου
- Μια νέα έρευνα έρχεται να ανατρέψει τη βεβαιότητα ότι κάθε ηφαίστειο ακολουθεί ένα συγκεκριμένο, προβλέψιμο «μοτίβο» όταν ξυπνά.
- Επιστημονική συνεργασία υπό την καθοδήγηση του Πανεπιστημίου Κορνέλ αναπαρέστησε τα «υδραυλικά» συστήματα πίσω από δύο ιστορικές εκρήξεις της Αίτνας και εντόπισε εντελώς διαφορετικούς μηχανισμούς.
- Η χαρτογράφηση αυτών των μηχανισμών αναμένεται να βοηθήσει τους γεωλόγους να προβλέπουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την επικινδυνότητα των μελλοντικών εκρήξεων.
Η Αίτνα, το πιο ενεργό ηφαίστειο της Ευρώπης, δεν σταματά ποτέ να εκπλήσσει την επιστημονική κοινότητα με τη δύναμή της. Μέχρι σήμερα, οι ειδικοί πίστευαν ότι κάθε ηφαίστειο ακολουθεί ένα συγκεκριμένο, προβλέψιμο “μοτίβο” όταν ξυπνά.
Μια νέα έρευνα, όμως, έρχεται να ανατρέψει αυτή τη βεβαιότητα, αποκαλύπτοντας τα κρυφά και εντελώς διαφορετικά πρόσωπα του ίδιου ηφαιστείου. Η ιστορία των εκρήξεων της Αίτνας αποδεικνύει ότι το ίδιο ηφαίστειο μπορεί να ενεργοποιηθεί ακολουθώντας εντελώς διαφορετικά υπόγεια κανάλια.
Το εσωτερικό “υδραυλικό” σύστημα ενός ηφαιστείου μπορεί να φτάνει σε τεράστιο βάθος κάτω από το έδαφος, σχηματίζοντας δαιδαλώδη δίκτυα. Κι όμως, ακόμη και στην περίπτωση του ίδιου ηφαιστείου, αυτά τα υπόγεια κανάλια δεν λειτουργούν πάντα με τον ίδιο τρόπο.
Μια κοινή επιστημονική προσπάθεια με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο Κορνέλ αποκάλυψε ότι δύο ιστορικές εκρήξεις της Αίτνας στην Ιταλία πυροδοτήθηκαν από ριζικά διαφορετικές διαδικασίες. Η χαρτογράφηση αυτών των μηχανισμών, σε συνδυασμό με τις μεθόδους εντοπισμού τους, αναμένεται να βοηθήσει τους γεωλόγους να προβλέπουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την επικινδυνότητα των μελλοντικών εκρήξεων.
Η σχετική μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Geochemistry, Geophysics, Geosystems, με πρώτο συγγραφέα τον πρώην μεταδιδακτορικό ερευνητή Μαξίμ Γκαβριλένκο.
Η Αίτνα, το πιο ενεργό ηφαίστειο της Ευρώπης, δεν σταματά ποτέ να εκπλήσσει την επιστημονική κοινότητα με τη δύναμή της. Μέχρι σήμερα, οι ειδικοί πίστευαν ότι κάθε ηφαίστειο ακολουθεί ένα συγκεκριμένο, προβλέψιμο “μοτίβο” όταν ξυπνά.
Μια νέα έρευνα, όμως, έρχεται να ανατρέψει αυτή τη βεβαιότητα, αποκαλύπτοντας τα κρυφά και εντελώς διαφορετικά πρόσωπα του ίδιου ηφαιστείου. Η ιστορία των εκρήξεων της Αίτνας αποδεικνύει ότι το ίδιο ηφαίστειο μπορεί να ενεργοποιηθεί ακολουθώντας εντελώς διαφορετικά υπόγεια κανάλια.
Το εσωτερικό “υδραυλικό” σύστημα ενός ηφαιστείου μπορεί να φτάνει σε τεράστιο βάθος κάτω από το έδαφος, σχηματίζοντας δαιδαλώδη δίκτυα. Κι όμως, ακόμη και στην περίπτωση του ίδιου ηφαιστείου, αυτά τα υπόγεια κανάλια δεν λειτουργούν πάντα με τον ίδιο τρόπο.
Μια κοινή επιστημονική προσπάθεια με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο Κορνέλ αποκάλυψε ότι δύο ιστορικές εκρήξεις της Αίτνας στην Ιταλία πυροδοτήθηκαν από ριζικά διαφορετικές διαδικασίες.
Η χαρτογράφηση αυτών των μηχανισμών, σε συνδυασμό με τις μεθόδους εντοπισμού τους, αναμένεται να βοηθήσει τους γεωλόγους να προβλέπουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την επικινδυνότητα των μελλοντικών εκρήξεων.
Η σχετική μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Geochemistry, Geophysics, Geosystems, με πρώτο συγγραφέα τον πρώην μεταδιδακτορικό ερευνητή Μαξίμ Γκαβριλένκο. Επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας ήταν ο Εστέμπαν Γκαζέλ, καθηγητής στην έδρα “Charles N. Mellowes” του Τμήματος Επιστημών της Γης και της Ατμόσφαιρας στο Πολυτεχνείο του Κορνέλ.
Ο Γκαζέλ ειδικεύεται στη μελέτη της ηφαιστειακής δραστηριότητας, εστιάζοντας στο γιατί κάποιες εκρήξεις αποκτούν καταστροφική, εκρηκτική ισχύ και ποιοι ακριβώς μηχανισμοί καθορίζουν αυτή τη συμπεριφορά.
Το παγιδευμένο αέριο κρίνει την έκρηξη
Το πόσο βίαιη θα είναι μια ηφαιστειακή έκρηξη εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως το πόσο παχύρρευστο (ιξώδες) είναι το μάγμα, αλλά και από τα πτητικά αέρια που βρίσκονται εγκλωβισμένα στο εσωτερικό του.
«Φανταστείτε ένα μπουκάλι με ανθρακούχο αναψυκτικό. Αν το ανοίξετε ήρεμα, μπορείτε απλώς να το πιείτε. Αν όμως το κουνήσετε με δύναμη, οι φυσαλίδες απελευθερώνονται απότομα και το αναψυκτικό εκτοξεύεται», εξηγεί ο Γκαζέλ. «Κάπως έτσι λειτουργούν και τα ηφαίστεια, και το εργαστήριό μας προσπαθεί να μετρήσει με ακρίβεια αυτές ακριβώς τις διαδικασίες».
Το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα αποτελούν τα δύο βασικότερα πτητικά αέρια των ηφαιστείων. Για δεκαετίες, οι γεωλόγοι πίστευαν ότι το νερό ήταν ο κύριος παράγοντας που καθόριζε το μέγεθος μιας έκρηξης. Όμως, το 2023, η ομάδα του Γκαζέλ ανέτρεψε τα δεδομένα, αποδεικνύοντας ότι και το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να προκαλέσει βίαιες, εκρηκτικές εκρήξεις.
Η ανακάλυψη αυτή έγινε εφικτή χάρη σε μια νέα μέθοδο: Χρησιμοποιώντας τη φασματοσκοπία Raman, οι επιστήμονες ανέλυσαν τους κρυστάλλους που σχηματίζονται μέσα στο μάγμα. Με αυτόν τον τρόπο, κατάφεραν να μετρήσουν μικροσκοπικές φυσαλίδες, με πάχος μόλις το 1% έως 10% μιας ανθρώπινης τρίχας.
«Η τεχνική αυτή μας δίνει την πυκνότητα του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και, χρησιμοποιώντας μια καταστατική εξίσωση, μπορούμε να μετατρέψουμε αυτή την πυκνότητα σε πίεση. Στη συνέχεια, η πίεση μπορεί να μετατραπεί σε βάθος», εξήγησε ο Γκαβριλένκο. «Εφαρμόζοντας αυτές τις τεχνικές στις συγκεκριμένες εκρηκτικές εκρήξεις, είμαστε σε θέση να αναπαραστήσουμε το “υδραυλικό” σύστημα του ηφαιστείου με πρωτοφανή ακρίβεια».
Η Αίτνα αποκάλυψε δύο διαφορετικές διαδρομές έκρηξης
Οι επιστήμονες επέλεξαν την Αίτνα επειδή διαθέτει ένα σχετικά απλό ηφαιστειακό σύστημα, το οποίο επηρεάζεται κυρίως από τα πτητικά αέρια. Παρά το γεγονός ότι η Αίτνα θεωρείται γενικά ένα “ήρεμο” ηφαίστειο, στο μακρινό παρελθόν έχει δώσει εξαιρετικά βίαιες εκρήξεις.
Μία από τις μεγαλύτερες καταγεγραμμένες εκρήξεις στην ιστορία της σημειώθηκε το 122 π.Χ. Το γεγονός αυτό χαρακτηρίστηκε ως “μαφική” έκρηξη –καθώς το μάγμα ήταν λεπτόρρευστο και πλούσιο σε μαγνήσιο και σίδηρο– αλλά και ως “Πλίνια”.
Πρόκειται για την πιο καταστροφική και βίαιη κατηγορία εκρήξεων, η οποία πήρε το όνομά της από τον Πλίνιο τον Πρεσβύτερο, τον άνθρωπο που κατέγραψε την ιστορική έκρηξη του Βεζούβιου το 79 μ.Χ.
Οι συνεργάτες της ερευνητικής ομάδας, Τέρι Πλανκ από το Πανεπιστήμιο Κολούμπια και Μπρους Χόουτον από το Πανεπιστήμιο της Χαβάης στο Μανόα, ταξίδεψαν στην Αίτνα για να συλλέξουν δείγματα από το πεδίο. Αναλύοντας τη δομή και τη σύσταση των κρυστάλλων του μάγματος, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι στην έκρηξη του 122 π.Χ. το μάγμα ανέβηκε με αργό ρυθμό από βάθος 22 χιλιομέτρων.
Στη συνέχεια εγκλωβίστηκε για αρκετές εβδομάδες σε έναν ρηχό θάλαμο, μόλις 2 έως 5 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια. Εκεί έχασε σταδιακά τα αέριά του, μέχρι που τελικά ξέσπασε η έκρηξη. Η ερευνητική ομάδα συνέλεξε νέα στοιχεία και τα συνέκρινε με δείγματα από μια πολύ παλαιότερη έκρηξη (γνωστή ως γεγονός “Fall Stratified”), η οποία σημειώθηκε πριν από περίπου 4.000 χρόνια.
Σε αυτή την περίπτωση, το σκηνικό ήταν τελείως διαφορετικό: Το μάγμα εκτινάχθηκε με τεράστια ταχύτητα προς την επιφάνεια από τα βάθη του μανδύα της Γης, περίπου 24 με 30 χιλιόμετρα κάτω από το έδαφος, και ξέσπασε μέσα σε μόλις λίγες ώρες. Αυτή η αστραπιαία έκρηξη πυροδοτήθηκε από μια εξαιρετικά υψηλή συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα (CO2).
Τα πτητικά αέρια καθορίζουν τον ρυθμό
«Ορισμένα ηφαίστεια παρουσιάζουν υψηλά ποσοστά μόνο σε (CO 2), κυρίως σε ωκεάνια νησιά, ενώ άλλα ελέγχονται κυρίως από το νερό, όπως αυτά στις ζώνες καταβύθισης. Η Αίτνα είναι ένα από τα λίγα ηφαίστεια στον κόσμο όπου αυτά τα δύο είδη πτητικών αερίων ανταγωνίζονται μεταξύ τους», δήλωσε ο Γκαζέλ.
Αυτό δείχνει ότι σε ένα ορισμένο όριο διοξειδίου του άνθρακα, η έκρηξη θα προέλθει από πολύ μεγάλο βάθος και θα γίνει πολύ γρήγορα, αλλά όταν υπάρχει υψηλότερο όριο νερού, τότε η διαδικασία ελέγχεται σε ρηχά επίπεδα.
Η ερευνητική ομάδα του Γκαζέλ εφαρμόζει ήδη την ίδια μέθοδο για να μελετήσει ηφαίστεια στη Χιλή, τη Χαβάη και σε πολλές άλλες περιοχές του κόσμου. «Το ιδανικό θα ήταν να επαναλάβουμε αυτή τη διαδικασία για κάθε ηφαίστειο του πλανήτη», καταλήγει ο Γκαζέλ. «Αυτά τα στοιχεία μάς είναι απολύτως απαραίτητα για να δημιουργήσουμε αξιόπιστα μοντέλα προσομοίωσης, τα οποία αποτελούν το θεμέλιο για την εκτίμηση του κινδύνου και την προστασία των πληθυσμών».
Ένα ηφαίστειο σμιλευμένο από την ιστορία
Η Αίτνα είναι εξαιρετικά χρήσιμη για τη μελέτη της κρυμμένης πολυπλοκότητας της ηφαιστειακής συμπεριφοράς, όμως ο Γκαζέλ γοητεύεται επίσης από τον ρόλο της στην ελληνική μυθολογία.
Σε αυτές τις ιστορίες, η Αίτνα είναι γνωστή ως ο τόπος ταφής των ηττημένων γιγάντων, του Τυφώνα και του Εγκέλαδου. «Ίσως τελικά να κρύβονται πράγματι δύο μυθικά τέρατα κάτω από την Αίτνα», λέει χαμογελώντας ο Γκαζέλ. «Αν παρατηρήσει κανείς το υπόγειο δίκτυο της Πλίνιας έκρηξης, μοιάζει με τον Τυφώνα, καθώς είναι μακρόστενο και ελικοειδές σαν φίδι. Το άλλο δίκτυο θυμίζει τον Εγκέλαδο, επειδή είναι κάπως μικρότερο. Όταν κάνεις έρευνα στην Αίτνα, είναι αδύνατον να μην δεθείς με την ιστορία, τον κλασικό πολιτισμό και, φυσικά, το υπέροχο φαγητό της».