Co powoduje erupcje wulkanów? - Steven Anderson

Zobacz całą lekcję: https://ed.ted.com/lessons/what-makes-volcanoes-erupt-steven-anderson

W lutym 1942 roku meksykański farmer Dionisio Pulido usłyszał huk podobny do grzmotu dochodzący z jego pola kukurydzy. Dźwięk nie pochodził jednak z nieba. Jego źródłem było duże, dymiące pęknięcie, z którego wydobywały się gaz i skały. Szczelina wkrótce stała się znana jako wulkan Paricutin. Skąd biorą się nowe wulkany i co powoduje ich niespodziewane erupcje? Sprawdza to Steven Anderson.

Lekcja: Steven Anderson, reżyseria: Cabong Studios.

W lutym 1942 roku meksykański
farmer Dionisio Pulido

usłyszał huk podobny do grzmotu
dochodzący z jego pola kukurydzy.

Dźwięk nie pochodził jednak z nieba.

Jego źródłem było duże, dymiące pęknięcie,
z którego wydobywały się gaz i skały.

Szczelina wkrótce stała się
znana jako wulkan Paricutin

i przez kolejne 9 lat lawa i popiół
pokryły powierzchnię ponad 200km2.

Skąd wziął się ten nowy wulkan

i co spowodowało
jego niespodziewaną erupcję?

Historia każdego wulkanu
zaczyna się od magmy.

Często masa stopionych skał tworzy się
w miejscach, gdzie wody oceanu

torują sobie drogę pod skorupą ziemską
i obniżają jej temperaturę topnienia.

Zwykle magma zostaje
pod powierzchnią Ziemi

dzięki utrzymywaniu równowagi
trzech czynników geologicznych.

Pierwszym z nich
jest ciśnienie litostatyczne.

To nacisk skorupy ziemskiej
na znajdującą się pod nią magmę.

Magma opiera się temu naciskowi,
wywierając ciśnienie magmastatyczne.

Walka między tym siłami powoduje
poddawanie próbie trzeciego czynnika,

wytrzymałości skorupy ziemskiej.

Z reguły skorupa jest na tyle wytrzymała,

że utrzymuje magmę pod powierzchnią.

Kiedy jednak równowaga zostaje zaburzona,
konsekwencje mogą być bardzo gwałtowne.

Jedną z najczęstszych
przyczyn erupcji wulkanów

jest wzrost ciśnienia magmastatycznego.

Magma składa się z dużej liczby
pierwiastków i związków chemicznych,

z których wiele ulega rozpuszczeniu
w masie stopionych skał.

Związki takie jak woda czy siarka
po osiągnięciu dość wysokiego ciśnienia

nie ulegają rozpuszczeniu, tylko formują
wysokociśnieniowe bąbelki z gazem.

Kiedy bąbelki dotrą do powierzchni,

mogą wybuchać z siłą wystrzału.

A kiedy miliony takich bąbelków
eksplodują jednocześnie,

uwolniona energia wysyła
do stratosfery smugi popiołu.

Przed pęknięciem zachowują się
jak cząsteczki dwutlenku węgla

we wstrząśniętej wodzie sodowej.

Ich obecność obniża gęstość magmy
i zwiększa nacisk na skorupę od wewnątrz.

Wielu geologów uważa,
że właśnie taki proces miał miejsce

w przypadku wulkanu Paricutin w Meksyku.

Istnieją dwie znane naturalne przyczyny
tworzenia się tych dynamicznych bąbelków.

Czasami nowo utworzona magma

sprowadza dodatkowe związki
gazów z głębszych warstw Ziemi.

Ale bąbelki mogą też powstawać,
kiedy magma zaczyna stygnąć.

W stanie ciekłym magma stanowi miks
rozpuszczonych gazów i płynnych minerałów.

Wraz z twardnieniem stopionej skały
część minerałów się krystalizuje.

Ten proces nie obejmuje
wielu rozpuszczonych gazów,

powodując wyższą koncentrację związków,

które formują wybuchowe bąbelki.

Nie wszystkie erupcje są wynikiem
narastającego ciśnienia magmastatycznego.

Zdarza się, że ciężar skały zalegającej
powyżej staje się niebezpiecznie niski.

Osuwiska mogą zbierać ogromne
ilości skały z wierzchu komory magmowej,

obniżając ciśnienie litostatyczne
i wywołując natychmiastową erupcję.

Ten proces znany jako "wyładowanie"
jest odpowiedzialny za liczne wybuchy,

w tym za niespodziewaną eksplozję
wulkanu Mount St. Helens w 1980 roku.

Ale wyładowanie może być też
efektem długotrwałego procesu,

spowodowanego erozją
czy topniejącymi lodowcami.

Wielu geologów obawia się, że topniejące
w wyniku zmian klimatycznych lodowce,

mogą zwiększyć aktywność wulkaniczną.

Co więcej, erupcje mogą wystąpić
nawet wtedy, gdy warstwa skał

nie jest już tak mocna, żeby powstrzymać
zalegającą pod powierzchnią magmę.

Kwaśne gazy i ciepło uciekające z magmy

mogą powodować korozję skał
poprzez zmiany hydrotermalne,

stopniowo przeobrażające
twardy kamień w miękką glinę.

Warstwę skalną może również
osłabiać aktywność tektoniczna.

Trzęsienia ziemi mogą tworzyć pęknięcia
torujące magmie drogę na powierzchnię

i rozciągające skorupę ziemską
w miarę rozsuwania się

płyt kontynentalnych.

Niestety wiedza o przyczynach erupcji
nie oznacza, że łatwo je przewidzieć.

Chociaż naukowcy mogą w przybliżeniu
oszacować siłę i ciężar skorupy ziemskiej,

głębokość i ciepło komór magmowych
znacznie utrudniają zmierzenie

zmian zachodzących
w ciśnieniu magmastatycznym.

Wulkanolodzy wciąż
testują nowe technologie,

które pozwoliłyby zgłębić
ten skalisty obszar.

Rozwój termowizji umożliwił naukowcom
wykrywanie podziemnych miejsc aktywności.

Spektrometry potrafią analizować
gazy wydobywające się z magmy.

Lasery mogą z dużą precyzją śledzić wpływ
podnoszącej się magmy na kształt wulkanu.

Oby te urządzenia pomogły nam
lepiej zrozumieć nieodgadnione kratery

i ich nieprzewidywalne wybuchy.