Infračervená animácia zobrazuje popol a plynný oxid siričitý. (NOAA) Kráľovstvo Tonga nepriťahuje často globálnu pozornosť, ale a prudká erupcia podvodnej sopky 15. januára rozšírilo šokové vlny doslova do polovice sveta.
Na sopku väčšinou nie je veľmi čo pozerať. Pozostáva z dvoch malých neobývaných ostrovov Hunga-Ha'apai a Hunga-Tonga, ktoré sa týčia asi 100 metrov (328 stôp) nad hladinou mora 65 kilometrov severne od hlavného mesta Tongy Nuku'alofa. Ale pod vlnami sa skrýva mohutná sopka, vysoká asi 1800 metrov (6000 stôp) a široká 20 kilometrov.
Sopka Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai v posledných desaťročiach pravidelne vybuchovala. Počas udalostí v rokoch 2009 a 2014/15 cez vlny explodovali horúce prúdy magmy a pary. Ale tieto erupcie boli malé, v porovnaní s udalosťami v januári 2022 zakrpatené.
náš výskumu do týchto skorších erupcií naznačuje, že ide o jeden z masívnych výbuchov, ktoré je sopka schopná vyprodukovať zhruba každých tisíc rokov.
Satelitné snímky Himawari vo vysokom rozlíšení #HungaTongaHungaHaapai erupcia sopky na Tonge 🌋
— Počasie NIWA (@NiwaWeather) 15. januára 2022
Naše klimatické stanice zaznamenali krátky nárast tlaku vzduchu, keď atmosférická rázová vlna pulzovala cez Nový Zéland. pic.twitter.com/BfLzdq6i57
Prečo sú erupcie sopky také vysoko výbušné, keďže morská voda by mala magmu ochladzovať?
Ak magma stúpa do morskej vody pomaly, dokonca aj pri teplotách okolo 1 200 stupňov C (2 200 F), medzi magmou a vodou sa vytvorí tenký film pary. To poskytuje vrstvu izolácie, ktorá umožňuje chladenie vonkajšieho povrchu magmy.
Ale tento proces nefunguje, keď je magma vystrelená zo zeme plnej sopečného plynu. Keď sa magma rýchlo dostane do vody, všetky vrstvy pary sa rýchlo narušia, čím sa horúca magma dostane do priameho kontaktu so studenou vodou.
Výskumníci vulkánov to nazývajú „interakcia paliva a chladiva“ a je to podobné chemickým výbuchom zbraní. Mimoriadne prudké výbuchy roztrhajú magmu na kusy. Začína sa reťazová reakcia s novými úlomkami magmy, ktoré vystavujú čerstvé horúce vnútorné povrchy vode, a explózie sa opakujú, v konečnom dôsledku vyvrhujú vulkanické častice a spôsobujú výbuchy s nadzvukovou rýchlosťou.
Dve stupnice erupcií Hunga
Erupcia v rokoch 2014/15 vytvorila sopečný kužeľ, ktorý spojil dva staré ostrovy Hunga a vytvoril kombinovaný ostrov dlhý asi 5 kilometrov. Navštívili sme v roku 2016 a zistili sme, že tieto historické erupcie boli len zdvíhačov opony na hlavné podujatie .
Pri mapovaní morského dna sme objavili skrytú „kalderu“ 150 metrov pod vlnami.
Mapa morského dna ukazuje sopečné kužele a masívnu kalderu. (Shane Cronin)
Kaldera je podobná kráteru depresie v priemere asi 5 kilometrov (3 míle). Malé erupcie (ako v rokoch 2009 a 2014/15) sa vyskytujú hlavne na okraji kaldery, ale veľmi veľké pochádzajú zo samotnej kaldery. Tieto veľké erupcie sú také veľké, že vrchol erupujúcej magmy sa zrúti dovnútra a prehĺbi kalderu.
Pri pohľade na chémiu minulých erupcií si teraz myslíme, že malé erupcie predstavujú magmatický systém, ktorý sa pomaly dobíja, aby sa pripravil na veľkú udalosť.
Našli sme dôkazy o dvoch obrovských minulých erupciách z kaldery Hunga v ložiskách na starých ostrovoch. Chemicky sme ich porovnali s ložiskami sopečného popola na najväčšom obývanom ostrove Tongatapu, vzdialenom 65 kilometrov, a potom sme použili rádiokarbónové dátumy, aby sme ukázali, že veľké erupcie kaldery sa vyskytujú približne pred 1000 rokmi, pričom posledná z nich bola v roku 1100 CE.
S týmto vedomím sa zdá, že erupcia 15. januára je podľa plánu na „veľkú“.
Čo môžeme očakávať, že sa stane teraz
Stále sme uprostred tejto hlavnej erupčnej sekvencie a mnohé aspekty zostávajú nejasné, čiastočne preto, že ostrov je v súčasnosti zakrytý mrakmi popola.
Dve predchádzajúce erupcie 20. decembra 2021 a 13. januára 2022 boli miernej veľkosti. Vytvorili oblaky s nadmorskou výškou až 17 kilometrov a pridali novú pevninu na kombinovaný ostrov 2014/15.
Najnovšia erupcia zintenzívnila rozsah násilia. Oblak popola je už asi 20 kilometrov (12 míľ) vysoký. Najpozoruhodnejšie je, že sa takmer sústredne rozprestieral vo vzdialenosti asi 130 kilometrov od sopky a vytvoril oblak s priemerom 260 kilometrov, než ho zdeformoval vietor.
(NOAA)
To demonštruje obrovskú výbušnú silu – takú, ktorá sa nedá vysvetliť samotnou interakciou magmy a vody. Namiesto toho ukazuje, že z kaldery vybuchlo veľké množstvo čerstvej, plynom nabitej magmy.
Erupcia tiež spôsobila a cunami na celom Tonge a susedné Fidži a Samoa. Rázové vlny prekonali mnoho tisíc kilometrov, boli pozorované z vesmíru a zaznamenané na Novom Zélande vzdialenom asi 2000 kilometrov. Čoskoro po začiatku erupcie bola obloha na Tongatapu zablokovaná a začal padať popol.
Všetky tieto znaky naznačujú, že sa prebudila veľká kaldera Hunga. Tsunami sú generované spojenými atmosférickými a oceánskymi rázovými vlnami počas výbuchov, ale sú tiež ľahko spôsobené podmorskými zosuvmi pôdy a kolapsom kaldery.
[2/2]
— kosmi (@kosmi64833127) 16. januára 2022
Vidím určitý záujem o tento predchádzajúci tweet, takže tu je aktualizovaná verzia s najnovšími zmenami z januára 2022. #Radar obrázky nasnímané používateľom #Sentinel1 medzi 10. decembrom a 15. januárom.
Satelitné údaje spracované v @sentinel_hub #Tonga #sopka #HungaTongaHungaHaapai #SAR pic.twitter.com/51aNYSl0g7
Nie je jasné, či ide o vyvrcholenie erupcie. Predstavuje veľké uvoľnenie tlaku magmy, ktoré môže systém usadiť.
Varovanie však spočíva v geologických nánosoch z predchádzajúcich erupcií sopky. Tieto zložité sekvencie ukazujú, že každá z 1000-ročných veľkých epizód erupcie kaldery zahŕňala mnoho samostatných výbuchov.
Preto by sme mohli byť niekoľko týždňov alebo dokonca rokov v silnom sopečnom nepokoji zo sopky Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai. V záujme obyvateľov Tongy dúfam, že nie. 
Shane Cronin , profesor vied o Zemi, University of Auckland .
Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok .