Zaproponowano nowy czynnik wyzwalający rekordową erupcję Tonga w 2022 r

Piętnaście minut przed masową erupcją wulkanu Hunga Tonga-Hunga Ha'apai w styczniu 2022 r. dwie odległe stacje sejsmiczne zarejestrowały falę sejsmiczną. w tej chwili naukowcy argumentują, iż podobne wczesne sygnały można wykorzystać do ostrzegania o innych zbliżających się erupcjach w odległych wulkanach oceanicznych.

Naukowcy sugerują, iż fala sejsmiczna została spowodowana pęknięciem w słabym obszarze skorupy oceanicznej pod ścianą kaldery wulkanu. To pęknięcie umożliwiło przedostanie się wody morskiej i magmy do przestrzeni nad podpowierzchniową komorą magmową wulkanu i zmieszanie się z nią, gwałtownie rozpoczynając erupcję.

Wyniki badań opublikowano w Geophysical Research Letters, ogólnodostępnym czasopiśmie AGU, które publikuje niezwykle efektowne raporty w krótkim formacie, mające natychmiastowe implikacje dla wszystkich nauk o Ziemi i kosmosie.

Wyniki opierają się na wcześniejszych pracach badaczy monitorujących odległe wulkany. W tym przypadku falę Rayleigha, rodzaj fali sejsmicznej przemieszczającej się po powierzchni Ziemi, wykryto 750 kilometrów od wulkanu.

„Wczesne ostrzeżenia są bardzo ważne dla łagodzenia skutków katastrof” – stwierdziła Mie Ichihara, wulkanolog z Uniwersytetu Tokijskiego i jedna ze współautorek badania. „Wulkany na wyspach mogą generować tsunami, które stanowią poważne zagrożenie”.

Cichy prekursor gwałtownej erupcji

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai to wulkan oceaniczny w zachodnim Pacyfiku w Królestwie Tonga. Góra podwodna powstała w wyniku subdukcji Płyty Pacyfiku pod Płytę Australijską w procesie, który generuje magmę i prowadzi do erupcji.

15 stycznia 2022 r. wulkan wybuchł z rekordową energią, wyrzucając parę wodną do stratosfery 58 000 basenów olimpijskich, wywołując niespotykaną dotąd burzę z piorunami i generując tsunami. Ta potężna erupcja została poprzedzona mniejszą erupcją 14 stycznia, a wcześniej miesiącem aktywności erupcyjnej.

Naukowcy wciąż debatują nad dokładnym czasem rozpoczęcia erupcji, chociaż większość zgadza się, iż erupcja rozpoczęła się niedługo po godzinie 4:00 uniwersalnego czasu koordynowanego (UTC). Nowe badanie informuje o fali Rayleigha, która rozpoczęła się około 3:45 czasu UTC.

Naukowcy wykorzystali dane sejsmiczne do analizy fali Rayleigha, która została wykryta przez instrumenty, ale nie była odczuwalna przez ludzi, na stacjach sejsmicznych na wyspach Fidżi i Futuna. Chociaż fale Rayleigha są częstą cechą erupcji wulkanów i trzęsień ziemi, naukowcy uważają, iż fala ta oznaczała wydarzenie poprzedzające i możliwą przyczynę masowej erupcji.

„Wiele erupcji poprzedza aktywność sejsmiczna” – powiedział Takuro Horiuchi, absolwent wulkanologii na Uniwersytecie Tokijskim i główny autor badania. „Jednak takie sygnały sejsmiczne są subtelne i można je wykryć jedynie w promieniu kilku kilometrów od wulkanu”.

Dla kontrastu, ten sygnał sejsmiczny przebył dużą odległość, wskazując na ogromne zdarzenie sejsmiczne. „Uważamy, iż w czasach prekursora rozpoczęły się niezwykle duże ruchy” – powiedział Horiuchi.

Tajemnice gór podwodnych

Naukowcy być może nigdy nie dowiedzą się dokładnie, co spowodowało gigantyczną erupcję „tworzącą kalderę”, ale Ichihara uważa, iż ​​proces ten nie był natychmiastowy. Zamiast tego uważa, iż ​​to poprzedzające wydarzenie było początkiem podziemnego procesu, który ostatecznie doprowadził do erupcji.

Ustalenie pochodzenia tych rzadkich, kolosalnych erupcji może być jednak trudne.

„Zaobserwowano bardzo kilka erupcji prowadzących do powstania kaldery, a jeszcze mniej jest obserwowanych erupcji prowadzących do powstania kaldery w oceanie” – powiedział Ichihara. „To daje jeden scenariusz procesów prowadzących do powstania kaldery, ale nie powiedziałbym, iż jest to jedyny scenariusz”.

Niezależnie od tego wykrycie wczesnych sygnałów erupcji może dać krajom wyspiarskim i obszarom przybrzeżnym cenny czas na przygotowanie się na nieuchronne tsunami – choćby jeżeli sygnału nie można wyczuć na powierzchni.

„W momencie erupcji nie pomyśleliśmy o wykorzystaniu tego rodzaju analiz w czasie rzeczywistym” – powiedział Ichihara. „Ale może następnym razem, gdy pod wodą nastąpi znacząca erupcja, lokalne obserwatoria będą w stanie rozpoznać ją na podstawie swoich danych”.