Naukowcy NASA od 2015 roku uważnie przyglądają się ewolucji wulkanicznej wyspy w pobliżu Tonga.
Kiedy wulkan w Królestwie Tonga na południowym Pacyfiku zaczął wybuchać pod koniec grudnia 2021 r., a następnie gwałtownie eksplodował w połowie stycznia 2022 r., naukowiec NASA Jim Garvin i jego współpracownicy byli niezwykle dobrze przygotowani do badania wydarzeń. Odkąd nowy ląd uniósł się nad powierzchnię wody w 2015 roku i dołączył do dwóch istniejących wysp, Garvin i międzynarodowy zespół naukowców monitorują tam zmiany. Zespół wykorzystał kombinację obserwacji satelitarnych i powierzchniowych badań geofizycznych, aby śledzić ewolucję szybko zmieniającego się kawałka Ziemi.
Cyfrowe mapy wysokości powyżej i poniżej pokazują dramatyczne zmiany w Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, najwyższej części dużego podwodnego wulkanu. Wznosi się 1,8 kilometra (1,1 mili) od dna morskiego, rozciąga się na 20 kilometrów (12 mil) i jest zwieńczony podwodną kalderą o średnicy 5 kilometrów. Wyspa jest częścią krawędzi kaldery Hunga i była jedyną częścią gmachu, która stała nad wodą.
Teraz cała nowa kraina zniknęła wraz z dużymi kawałkami dwóch starszych wysp.
„Jest to wstępne oszacowanie, ale uważamy, że ilość energii uwolnionej przez erupcję była równoważna od 5 do 30 megaton trotylu” – powiedział Garvin, główny naukowiec z NASA Goddard Space Flight Center. „Liczba ta opiera się na tym, ile usunięto, jak odporna była skała i jak wysoko chmura erupcji została wydmuchana do atmosfery z różnymi prędkościami”. Wybuch wyzwolił setki razy więcej energii mechanicznej niż eksplozja nuklearna w Hiroszimie. Dla porównania naukowcy szacują, że Mount St. Helens eksplodował w 1980 roku z 24 megatonami, a Krakatua w 1883 roku z 200 megatonami energii.
Garvin i kolega z NASA, Dan Slayback, pracowali z kilkoma badaczami, aby opracować szczegółowe mapy Hunga Tonga-Hunga Ha’apai powyżej i poniżej linii wody. Wykorzystali radar o wysokiej rozdzielczości z misji konstelacji RADARSAT Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej, obserwacje optyczne z komercyjnej firmy satelitarnej Maxar i altimetry z misji NASA ICESat-2. Wykorzystali również dane batymetryczne oparte na sonarze zebrane przez Schmidt Ocean Institute we współpracy z NASA i Columbia University.
Przez ostatnie sześć lat naukowcy z NASA, Kolumbii, Tongan Geological Service i Sea Education Association pracowali razem, aby ustalić, w jaki sposób młody teren ulega erozji z powodu ciągłego ubijania fal i okazjonalnych uderzeń cyklonów tropikalnych. Zauważyli również, jak dzikie zwierzęta – różne rodzaje krzewów, traw, owadów i ptaków – przeniosły się z bujnych ekosystemów Hunga Tonga i Hunga Ha’apai i skolonizowały bardziej jałowe krajobrazy nowszej krainy.
Sytuacja zmieniła się dramatycznie w styczniu. Przez pierwsze kilka tygodni 2022 roku aktywność wulkaniczna wydawała się dość typowa, z przerywanymi, małymi eksplozjami tefry, popiołu, pary i innych gazów wulkanicznych, gdy magma i woda morska wchodziły w interakcje w otworze wentylacyjnym w pobliżu środka wyspy. Trwające erupcje Surtseyan zmieniały krajobraz i powiększały wyspę, dodając nowe złoża popiołu i tufu do rosnącego stożka wulkanicznego.
„Na początku stycznia nasze dane pokazały, że wyspa powiększyła się o około 60 procent w porównaniu do stanu sprzed rozpoczęcia grudniowej działalności” – powiedział Garvin. „Cała wyspa została całkowicie pokryta jedną dziesiątą kilometra sześciennego nowego popiołu. Wszystko to było całkiem normalne, oczekiwane i bardzo ekscytujące dla naszego zespołu”.
Jednak w dniach 13-14 stycznia niezwykle potężny zestaw wybuchów wysłał popiół do stratosfery. Następnie 15 stycznia wybuchy wystrzeliły materię na wysokość 40 kilometrów (25 mil) i prawdopodobnie nawet 50 kilometrów, zasypując pobliskie wyspy popiołem i wywołując niszczycielskie fale tsunami. Astronauta na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej zrobił to zdjęcie popiołu nad południowym Pacyfikem.
Większość erupcji w stylu Surtseya wiąże się ze stosunkowo niewielką ilością wody, która wchodzi w kontakt z magmą. „Jeśli do magmy spływa tylko trochę wody, to tak, jakby woda uderzała o gorącą patelnię. Dostajesz błysk pary i woda szybko się wypala” – wyjaśnił Garvin. „To, co wydarzyło się 15 listopada, było naprawdę inne. Nie wiemy dlaczego – ponieważ nie mamy żadnych sejsmometrów na Hunga Tonga-Hunga Ha’apai – ale coś musiało osłabić twardą skałę w fundamencie i spowodować częściowe zawalenie się północnej krawędzi kaldery. Pomyśl o tym, jak opadające dno garnka, co pozwala ogromnym ilościom wody wpaść do podziemnej komory magmowej o bardzo wysokiej temperaturze”.
Temperatura lub magma zwykle przekracza 1000 stopni Celsjusza; woda morska ma temperaturę bliższą 20°C. Mieszanie tych dwóch może być niesamowicie wybuchowe, szczególnie w ograniczonej przestrzeni komory magmowej. „To nie była twoja standardowa erupcja Surtseyan z powodu dużej ilości wody, która musiała być zaangażowana”, powiedział Garvin. „W rzeczywistości niektórzy z moich kolegów z wulkanologii uważają, że tego typu wydarzenie zasługuje na własne oznaczenie. Na razie nieoficjalnie nazywamy to erupcją „ultra Surtseyan”.
Dla geologa takiego jak Garvin obserwowanie narodzin i ewolucji takiej „wyspy Surtseyan” jest fascynujące, częściowo dlatego, że nie było wielu innych współczesnych przykładów. Poza Surtsey – które powstało w pobliżu Islandii w latach 1963-1967 i nadal istnieje ponad pół wieku później – większość nowych wysp Surtseyan ulega erozji w ciągu kilku miesięcy lub lat.
Co również interesuje Garvina w tych wyspach, to to, czego mogą nas nauczyć o Marsie. „Małe wyspy wulkaniczne, świeżo utworzone, szybko ewoluujące, są oknami w roli wód powierzchniowych na Marsie i tego, jak mogły wpłynąć na podobne małe wulkaniczne formy terenu” – powiedział. „W rzeczywistości widzimy pola podobnych obiektów na Marsie w kilku regionach”.
Zdjęcia z Obserwatorium Ziemi NASA wykonane przez Joshuę Stevensa, z wykorzystaniem danych wysokościowych dzięki uprzejmości Dana Slaybacka/NASA/GSFC. Zdjęcie astronauty ISS066-E-117965 zostało wykonane 16 stycznia 2022 roku aparatem cyfrowym Nikon D5 przy ogniskowej 50 milimetrów. Zdjęcie naziemne NASA autorstwa Dana Slaybacka. Opowieść Adama Voilanda.
Zobacz również nasze szczegółowe prognozy:
