Odkrycia dokonał niemiecko-brytyjski zespół badawczy kierowany przez dr Danilo Di Genova z Bawarskiego Instytutu Geochemii Doświadczalnej i Geofizyki (BGI) na Uniwersytecie w Bayreuth.

Jak wykazali naukowcy, nanokryształy mające rozmiary dziesięć razy mniejsze od ludzkiego włosa zwiększają lepkość podziemnej magmy. W wyniku tego dochodzi do nagromadzenia się gazów, a stale narastające ciśnienie w końcu uwalnia się w gwałtownych erupcjach.

"Co dokładnie powoduje nagłą i gwałtowną erupcję pozornie spokojnych wulkanów, zawsze pozostawało tajemnicą w badaniach geologicznych. Badania nanonaukowe pozwoliły nam teraz znaleźć wyjaśnienie. Drobne kryształki zawierające głównie żelazo, krzem i glin są pierwszym ogniwem w łańcuchu przyczyn i skutków, który może zakończyć się katastrofą dla ludzi mieszkających w pobliżu wulkanu. Najpotężniejszą erupcją wulkaniczną w historii ludzkości był wybuch wulkanu Tambora w Indonezji w roku 1815” - mówi dr Danilo Di Genova. W ramach niedawno opublikowanych badań ściśle współpracował z naukowcami z uniwersytetu w Bristolu, Clausthal University of Technology i dwóch europejskich ośrodków promieniowania synchrotronowego.

Ze względu na średnicę kilku nanometrów kryształy są również znane jako nanolit. Przy pomocy metod spektroskopowych i mikroskopii elektronowej naukowcy wykryli niewidoczne dla oka ślady tych cząstek w popiołach aktywnych wulkanów. W laboratorium BGI byli następnie w stanie zbadać te kryształy i na koniec zademonstrować, jak wpływają one na właściwości magmy wulkanicznej. Badania koncentrowały się na schłodzeniu magmy o niskiej zawartości krzemionki (tlenku krzemu), która po erupcji wulkanu tworzy na powierzchni ziemi bazalt.

Magma o niskiej zawartości krzemionki jest znana ze swojej niskiej lepkości: tworzy rzadką lawę, która przepływa szybko i łatwo. Sytuacja jest jednak inna, jeśli zawiera dużą liczbę nanolitów. To sprawia, że magma jest lepka - i znacznie mniej przepuszczalna dla gazów unoszących się z wnętrza Ziemi. Zamiast nieustannie uciekać ze stożka wulkanicznego, gazy w głębi wulkanu zostają uwięzione w gorącej magmie. W rezultacie magma jest poddawana rosnącemu ciśnieniu, aż w końcu zostaje wybuchowo wyrzucona z wulkanu.

"Stałe smugi dymu nad stożkiem wulkanicznym niekoniecznie muszą być interpretowane jako znak zbliżającej się niebezpiecznej erupcji. Z drugiej strony, bezczynność pozornie spokojnych wulkanów może być myląca. Analizy skał, źródła pisane i archeologiczne sugerują na przykład: że ludzie w okolicach Wezuwiusza byli zaskoczeni niezwykle gwałtowną erupcją wulkanu w 79 roku n.e. Skutkiem tego były liczne ofiary śmiertelne i poważne uszkodzenia budynków” - mówi Di Genova.

W swoich dalszych badaniach naukowiec z Bayreuth ma nadzieję wykorzystać urządzenia wysokociśnieniowe i symulację komputerową do modelowania procesów geochemicznych, które prowadzą do tak niespodziewanych gwałtownych erupcji. Celem jest lepsze zrozumienie tych procesów, a tym samym zmniejszenie zagrożeń dla ludności w pobliżu wulkanów.(PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ agt/