Nowe badanie prowadzone przez Yale odsłania wiedzę naukową stojącą za kluczowym składnikiem – mianowicie tlenem – w niektórych z najbardziej gwałtownych wulkanów na świecie.
Badania oferują nowy model do zrozumienia stanu utlenienia magm łukowych, law, które tworzą niektóre wulkany, takie jak ten, który dramatycznie wybuchł w Tonga na początku tego roku.
Pióropusz z podwodnej erupcji wulkanu Tonga 15 stycznia wzniósł się w powietrze o 36 mil. Popiół z wulkanu dotarł do mezosfery, trzeciej warstwy atmosfery Ziemi.
„Erupcje te występują w łukach wulkanicznych, takich jak łańcuch wysp Aleuty, które są dobrze znane w regionie Pacyfiku i powodują najbardziej wybuchowe erupcje wulkaniczne na świecie” – powiedział Jay Ague, Henry Barnard Davis Memorial Professor of Earth & Planetary Sciences. w Yale.
Ague jest pierwszym autorem nowego badania opublikowanego w czasopiśmie Nature Geoscience. Ague jest również kuratorem ds. mineralogii i meteorytów w Muzeum Historii Naturalnej Yale Peabody.
Naukowcy od dawna wiedzą, że magmy łukowe mają wyższy stopień utlenienia niż skały w większości płaszcza Ziemi (jej górnej, skalistej warstwy). Mówią, że jest to zaskakujące, ponieważ w płaszczu tworzą się magmy łukowe. Nie ma zgody co do pochodzenia sygnatury utleniającej.
Ague i jego koledzy twierdzą, że proces zaczyna się od warstwy osadu pokrywającej płyty tektoniczne pod dnem oceanu. Płyty tektoniczne to duże płyty skalne, które utrzymują pozycję w skorupie ziemskiej i górnym płaszczu.
Osad pokrywający te płyty oceaniczne składa się w dużej mierze ze zwietrzałych materiałów zrzucanych z kontynentów lub wytworzonych w wyniku działalności kominów hydrotermalnych dna morskiego. W pobliżu tych otworów często żyją olbrzymie robaki rurowe i inne egzotyczne stworzenia morskie. Jednak niezależnie od pochodzenia osady pokrywające płyty oceaniczne są często silnie utlenione.
Płyty tektoniczne są w ciągłym ruchu, poruszając się w tempie zbliżonym do wzrostu paznokci. Płyty oceaniczne są generowane na grzbietach śródoceanicznych i ostro opadają we wnętrze Ziemi – w procesie zwanym subdukcją.
„Tutaj zaczyna się interesować wulkanizm łukowy”, powiedział Ague.
Ague wyjaśnił, że gdy płyta oceaniczna ulega subdukcji, nagrzewa się, jest ściśnięta i zaczyna się odwadniać. Ten metamorfizm wytwarza gorące, bogate w wodę płyny, które unoszą się w kierunku powierzchni.
Gdy materiały te poruszają się w górę przez warstwę utlenionego osadu na górze płyt, same płyny ulegają utlenieniu, tworząc scenę dla magmy łukowej.
„Gdy płyny nadal się unoszą, opuszczają płytę za sobą i wchodzą w płaszcz Ziemi” – powiedział Ague. „Tam płyny napędzają topnienie płaszcza, wytwarzając utlenione magmy, które wznoszą się i mogą ostatecznie wybuchnąć jako lawa z wulkanów”.
Poza dramatycznymi skutkami erupcji wulkanicznych, utleniony charakter magm łukowych ma również znaczenie geologiczne, powiedział Ague. Utlenianie ma kluczowe znaczenie dla wytwarzania niektórych rodzajów złóż rud, zwłaszcza miedzi i złota, takich jak te znajdujące się w zachodniej Ameryce Południowej.
Ponadto wstrzyknięcie do atmosfery silnie utlenionych gazów zawierających siarkę po erupcji może prowadzić do przejściowego globalnego ochłodzenia troposfery, najniższego poziomu ziemskiej atmosfery.
„Tak było w przypadku erupcji góry Pinatubo na Filipinach w 1991 roku” – powiedział Ague. „Wystąpiło również w wielu słynnych historycznych przypadkach, takich jak Góra Tambora w Indonezji w 1815 roku. Była to najpotężniejsza erupcja wulkanu w historii ludzkości i doprowadziła do tak zwanego „Roku bez lata” w 1816 roku”.
Santiago Tassara, doktor habilitowany Bateman w Departamencie Nauk o Ziemi i Planetarnej Yale, jest współautorem nowego badania. Inni współautorzy to badacze z Cornell University, Chińskiej Akademii Nauk, Narodowego Muzeum Historii Naturalnej przy Smithsonian Institution, Freie Universität Berlin oraz University of Crete.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Yale. Oryginał napisany przez Jima Sheltona. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.