Sådan fungerer supervulkaner

I 1883, en indonesisk vulkan brød ud med kraften fra flere tusinde atombomber, dræber anslået 36, 000 mennesker og producerer det, nogle kalder den højeste lyd, der nogensinde er hørt på Jorden [kilde:Bhatia]. Krakatau (alias Krakatoa) ekko som en fjern kanonild over 3, 000 miles (4, 828 kilometer) land og hav. Det spyttede nok gas og støv mod himlen til at sænke den gennemsnitlige globale temperatur med 0,9-1,8 F (0,5-1,0 C) [kilder:Geological Society of London; Tharoor]. Til denne dag, dens navn er synonymt med katastrofe.

Ved siden af ​​en supervulkan, Krakatau er en snap cap. En pakke Pop Rocks.

OKAY, det er en overdrivelse, og bedre egnet til mindre vulkaner. Men forestil dig 50 Krakataus eller 1, 000 Mount St. Helens udbrud på et enkelt sted, sprænger lige så meget ejecta ud på få minutter, som mindre vulkaner producerer i år.

Så meget som vi måske frygter jordskælv, tsunamier, naturbrande og dræbende storme, i virkeligheden er det kun få naturbegivenheder, der styrker magten til at banke den globale civilisation i hælene. Den ene er en planet-dræbende meteor. Vil du gætte den anden?

Her er et tip:74, For 000 år siden, Krakataus naboø, Sumatra, så en supereruption, som nogle siger, næsten udslettede den menneskelige race. Selvom denne hypotetiske befolkningsflaskehals stadig er genstand for undersøgelse og debat, vi ved, at Toba -supereruptionen producerede 670 kubikmil (2, 800 kubik kilometer) ejecta, efterladt en kaldera, der måler 30 gange 100 kilometer, og muligvis startede en 10, 000-årig istid [kilder:Achenbach; Friedman-Rudovsky; Geological Society of London; Marshall; Tyson; USGS].

Forskere har identificeret omkring 30-40 supervulkaner globalt, 6-10 af dem er potentielt aktive [kilder:Friedman-Rudovsky; Marshall]. Det sidste, der brød ud, var nær Taupo, New Zealand, 26, 000 år siden [kilder:WTVY; USGS]. Den største vi kender til, Fish Canyon Tuff -begivenheden i Colorado for omkring 28 millioner år siden, hævede 1, 200 kubikmil (5, 000 kubik kilometer) af forekomster - fem gange det beløb, der normalt kræves for at slutte sig til vulkansk Legion of Boom [kilde:Geological Society of London].

I dag, Nordamerika, Sydamerika og Asien står over for de største risici ved fremtidige supereruptioner. Europas eneste kendte supervulkan, Phlegrean Fields -området på tværs af Napoli -bugten fra Vesuv, sidste udbrud 35, 000 år siden [kilde:Geological Society of London].

Når vi undersøger supervulkaner i denne artikel, vi vil være særlig opmærksomme på den passende slumrende kæmpe i USA's baggård:hotspot under Yellowstone National Park, hjemsted for 2-3 supereruptioner i de sidste 2,1 millioner år [kilder:Achenbach; Robinson; Tyson; USGS]. Og vi håber, at vulkanologer korrekt har estimeret hyppigheden af ​​disse katastrofer til omkring hver 100, 000 år fordi, lige nu, der er ikke meget vi kan gøre ved dem.

1. Hvad vi ikke ved om supervulkaner ville fylde en kaldera
2. Yellowstone:Supervulkanen i baghaven
3. Yellowstone og de frygtelige, Forfærdelig, Ikke godt, Meget dårlig dag

Hvad vi ikke ved om supervulkaner ville fylde en kaldera

Der er ingen universelt accepterede kriterier for supervulkaner. Vulkaner findes på et kontinuum, omend en logaritmisk, så kategoriske kanter har en tendens til at være uklare [kilder:Achenbach; Geological Society of London; Tyson]. Følgelig, skøn varierer med hensyn til antallet af supervulkaner, og hvor ofte de blæser deres toppe.

Men der findes nogle få almindelige afgrænsninger, inklusive størrelse , mængden eller massen af ​​magma brød ud, og intensitet , den hastighed, hvormed denne magma bryder ud [kilde:Geological Society of London]. Magma er varm, smeltet materiale, der kommer inde fra Jordens kappe eller skorpe og tvinges ud som lava under vulkanudbrud. Den indeholder typisk silikater, suspenderede krystaller og opløste gasser [kilde:Oxford Dictionary of Science].

En anden almindelig kategorisering, kaldet Volcano Explosivity Index (VEI) , klasser vulkaner i henhold til askesøjlehøjde og mængden af ​​aske, pimpsten og lava skubbet ud [kilde:USGS]. Supervulkaner indtager normalt den højeste VEI -kategori, størrelse 8, hvilket betyder, at de producerer mere end 240 kubikmil (1, 000 kubik kilometer) af udbrudt materiale og en fjer mere end 25 kilometer høj [kilde:Marshall; Rowlett; USGS]. Supervulkaner regner ødelæggelse over hele regioner og efterlader kalderer på størrelse med Rhode Island [kilder:Achenbach; Geological Society of London; Robinson; Tyson].

For sådanne enorme og ødelæggende underværker, supervulkaner er overraskende svære at få øje på. Ja, deres størrelse og kraft er en del af problemet. I stedet for at bygge bjerge, disse giganter sprænger dem. Faktisk, Yellowstone National Park supervulkan blev opdaget dels på grund af et hul, det skabte i det ellers barske landskab. Selv da, dets store omfang - 30 x 45 miles (50 x 70 kilometer) - tigger sindets evne til at tage det hele i [kilder:Achenbach; Geological Society of London; Tyson].

Læg dertil den enorme tid - de hundredtusinder til millioner af år, hvor en caldera kan erodere, fylde med lava fra mindre udbrud eller blive til en sø med træer-og det er ikke svært at forstå, hvordan supervulkaner kan gemme sig i almindeligt syn. Men forskere forbliver dæmpet af endnu en enorm størrelse, nemlig omfanget af de processer, der fodrer dem-mekanismer, der når dybt ind i Jorden og strækker sig hundredvis af miles på tværs [kilder:Friedman-Rudovsky; Geological Society of London; Marshall; Tyson; USGS].

Så tænk ikke på dem som opskalerede vulkaner. Supervulkaner er et helt eget fænomen, en dyb proces, som vi stadig kæmper for at forstå [kilder:Achenbach; Malfait et al.]. For bedre at forstå, hvordan de fungerer, forskere henvender sig til potentielle supervulkaner som Uturuncu i Bolivia, som er vokset en halv tomme (1,3 centimeter) om året i de sidste to årtier, og til kendt hot spots af opadgående magma som den under Yellowstone [kilde:Friedman-Rudovsky].

Yellowstone:Supervulkanen i baghaven

Spor en linje på kortet fra det nordlige Nevada gennem det sydlige Idaho og op i det nordvestlige Wyoming, og du følger et periodisk ar af vulkansk kaos, der strækker sig 560 kilometer og strækker sig 18 millioner år tilbage. Kæden af ​​vulkaner bliver gradvist yngre, når du bevæger dig langs denne vest-til-øst linje, hver markerer et område, hvor magmatryk fra et ensomt hotspot brød igennem. Kæden, ligesom hot spot, blindgyder i Yellowstone National Park [kilder:Achenbach; Geological Society of London].

Rent faktisk, det er ikke hot spot, der bevæger sig. Hellere, den nordamerikanske plade kværner over hovedet med omkring 1,8 tommer (4,6 centimeter) om året. En gang imellem, hot spot bryder igennem. I løbet af sine mere end 2 millioner år under Yellowstone, det har produceret tre begivenheder i jumbo-størrelse [kilder:Achenbach; Robinson; Tyson; USGS]:

• 2,1 millioner år siden, Huckleberry Ridge -begivenheden sprængte 588 kubikmil (2, 450 kubik kilometer) materiale og skabte en kaldera på størrelse med fire manhattanere
• 1,3 millioner år siden, en supereruption ved Mesa Falls sparkede anslået 67 kubikmil (280 kubik kilometer) ejecta ud (en kategori 7 VEI, men ofte behandlet som en supervulkan)
• 640, For 000 år siden, supervulkanen Lava Creek brød ud med 240 kubikmil (1, 000 kubik kilometer) materiale, med en mulig askehøjde på 100, 000 fod (30, 480 meter). Affald fra begivenheden spredt over det amerikanske vest og ned til Den Mexicanske Golf.

I dag, Yellowstone hot spot har antaget en mildere periode, så vidt vi ved. Det opvarmer parkens berømte gejsere, varme kilder, dampåbninger og muddergryder, og tager noget af kulden fra Yellowstone Lake - selv delvis dannet af en kollapset supervulkan caldera. Men det får også lejlighedsvis jorden ovenover til at kupple foruroligende og minde os om, at en sovende drage stadig er, trods alt, en drage [kilder:Achenbach; Encyclopedia Britannica; USGS].

Selvom forskere overvåger Yellowstone for jordskælv, jorddeformation, strømning og temperatur, hvor meget advarsel en supervulkan kan give før udbrud er stadig uklart [kilder:Geological Society of London; Tyson; USGS]. Jordskælv, hvoraf Yellowstone har 1, 000-3, 000 årligt, kan advare om en vulkansk begivenhed, men de kan også frigive pres og derved hjælpe med at forhindre en [kilder:Achenbach; USGS].

Supervulkaner frigiver også periodisk tryk via mindre udbrud. I 640, 000 år siden Lava Creek, Yellowstone har oplevet cirka 80 ikke -eksplosive, lavaproducerende udbrud, og det næste Yellowstone -udbrud vil sandsynligvis være af størrelsen Pinatubo - langt fra ubetydelig, men ikke en supervulkan [kilder:Achenbach; USGS].

Men hvad nu hvis terningerne ikke ruller vores vej? Hvordan kan et supervulkanudbrud i Yellowstone se ud?

Supervulkanernes store størrelse, kombineret med vores mangel på data om de typer og mængder af gasser, de producerer, gør det svært at forudsige deres klimapåvirkninger - især når man overvejer kompleksiteten i Jordens klimasystem. Men vi kender til vendepunkter i naturen, der kan forårsage hurtige, irreversible (eller langsomme at vende) klimaforandringer. Gletsjervækst og iskappesmeltning, for eksempel, begge fungerer via feedback loops, der kan accelerere over tid. Supervulkanen Toba fremskyndede muligvis en istid ved at sætte en tommelfinger på skalaen for en af ​​disse balancer [kilder:Achenbach; Friedman-Rudovsky; Geological Society of London; Marshall; Tyson].

Yellowstone og de frygtelige, Forfærdelig, Ikke godt, Meget dårlig dag

De fleste supereruptioner forekommer i områder, der forbliver aktive over millioner af år, men nyder lang tid hvileperiode , så ikke stol for meget på Yellowstones tilsyneladende ro. Stort set jo længere jo hviletid , jo større boom [kilde:Geological Society of London].

Ligesom andre supervulkaniske områder, Yellowstone sidder på en lang aktiv tektonisk zone, en svækket og tyndt skorpe, der ligger over en 2, 500 F (1, 370 C) magmakuppel, der stiger fra den øvre kappe. Denne kuppel er smeltet og brudt ind i skorpen for at skabe to magmakamre cirka 8-11 kilometer under jorden, hver måler 30 plus miles (48 plus kilometer) på tværs af [kilde:Encyclopedia Britannica]. Disse magmakamre er fyldt med en amalgam af magma, halvfast sten og opløste gasser som vanddamp og kuldioxid.

Gennem århundreder og årtusinder, yderligere magma opbygges, leverer mere varme og tryk, skubbe overlejringen jorden op lidt efter lidt. Hvis kammeret modtager en stabil og betydelig forsyning af varm magma, tryk bygger i en ofte cyklisk proces kaldet inkubation . Hvis det ikke gør det, derefter størkner og synker noget materiale, fjernelse af tryk. Det enorme volumen af ​​en supervulkan magmakammer betyder, at inkubation kræver en varmeleveringshastighed 2-3 størrelsesordener større end en traditionel vulkan [kilder:Achenbach; Klemetti].

Til sidst, overtryk skaber brud langs kuplens periferi, udluftningstryk fra kammeret. Den gasfyldte magma blæser op i himlen, regner aske og affald over flere hundrede kilometer og frigiver dødbringende pyroklastiske strømninger -hurtigt i bevægelse, tykke skyer af gas, aske og sten, der koger væk fra udbruddet ved 1, 470 F (800 C) - på tværs af titusinder af kvadratkilometer [kilder:Achenbach; Geological Society of London].

Yderligere eksplosioner dukker op med jævne mellemrum i uger. Aske driver ned i regional skala, fylder himlen med forurenende stoffer og dækker titusinder af millioner kvadratkilometer i tommer af afgrødedræbende aske [kilder:Geological Society of London; Klemetti]. Indtil det løser sig, enhver inden for tusinder af miles omkring risikerer at trække vejret med bittesmå glasnåle, sprængning af lungeblodkar og drukning i en gylle af aske og lungefugtighed [kilder:Achenbach; Geological Society of London; Tyson]. Ask falder sammen med tage, forurener vitale vandkilder og tandkød op i bilmotorer, udløser en krise i fødevareproduktionen, transport, kommunikation og økonomi, der varer fra måneder til år [kilder:Geological Society of London; Klemetti].

Inden for uger, støv og sulfat aerosoler omkranser kloden, filtrering af sollys og afkøling af globale gennemsnitstemperaturer med en anslået 5-9 F (3-5 C) i flere år bagefter [kilder:Geological Society of London; Klemetti; Marshall]. En tredjedel af USA, især staterne Montana, Idaho og Wyoming, forblive ubeboelige i flere måneder, muligvis år [kilder:Tyson; USGS].

Heldigvis, oddsene taler imod, at dette snart vil ske. Men en anden supereruktion, en skønne dag, et sted i verden, er uundgåelig. Måske er det på tide, at vi trods alt kommer i gang med den Mars -koloni.

Selvom det er 50 gange mindre end en supervulkan, Pinatubo (1991), på den filippinske ø Luzon, faldt overfladetemperaturer på den nordlige halvkugle med op til 0,9-1,1 F (0,5-0,6 C). Tambora (1815) dæmpede sommertemperaturerne på den nordlige halvkugle i to år i træk. Krakatau (1883) forårsagede et gennemsnit på 0,9-1,8 F (0,5-1,0 C) fald i lavere atmosfæretemperaturer, der varede år. Disse gennemsnit skjuler sandsynligvis mere alvorlige lokale effekter [kilder:Geological Society of London; Selv et al.].

Masser mere information

Forfatterens note:Sådan fungerer supervulkaner

Supervulkaner præsenterer et fascinerende emne, men en svær at skrive om. På den ene side, vi undrer os over den enorme skala, der afsløres gennem deres enorme calderas og højtpakkede aflejringer, og vi kan intuitere deres klimaskiftende kapacitet via iskerner, træringe og mikrober, der ændrer deres struktur som reaktion på klimaændringer. På den anden, der er bare så meget, vi ikke ved om indholdet af deres magmas og dynamikken, der driver deres dybe brøndplumer. Selv tilsyneladende harmløse kemikalier og materialer kan forårsage uforstyrrede forstyrrelser i klimaet, hvis de dumpes i atmosfæren i tilstrækkelige mængder. Vi ved det bare ikke.

Og det er det, der er frygtindgydende ved disse behemoths. På trods af al vores viden om vulkanske og tektoniske begivenheder, og selvom der findes supervulkaner lige her på jorden, på nogle måder kan de lige så godt være meteorer på udryddelsesniveau fra det ydre rum. Vores evne til at forudsige dem, eller at gøre noget ved dem, er lige lille, og i begge tilfælde holder vi fast ved den kolde komfort ved lange odds.

relaterede artikler

• 10 Korrelationer, der ikke er årsager
• 10 mest ødelæggende storme
• Faldede månen Titanic?
• Hvordan fungerer en seismograf? Hvad er Richter -skalaen?
• Sådan fungerer vulkaner

Flere store links

• Nationalpark Service:Ofte stillede spørgsmål om Yellowstone Volcano
• U.S. Geological Survey:Spørgsmål om Supervulkaner
• Det vulkanske eksplosivitetsindeks

Kilder

• Achenbach, Joel. "Når Yellowstone eksploderer." National geografi. August 2009. (11. februar kl. 2015) http://ngm.nationalgeographic.com/2009/08/yellowstone/achenbach-text
• Associeret presse. "Størrelse-4.8 Jordskælv ryster Yellowstone Park." New York Times. 30. marts 2014. (6. februar, 2015) http://www.nytimes.com/aponline/2014/03/30/us/ap-us-yellowstone-quakes.html
• Associeret presse. "Yellowstone bekæmper online Supervolcano -rygter." New York Times. 4. april kl. 2014. (6. februar, 2015) http://www.nytimes.com/aponline/2014/04/04/us/ap-us-travel-brief-yellowstone-quake-bison.html?_r=0
• Aurthur, Kate. "Kunst, Kort; Stærke vurderinger til Spike. "The New York Times. 18. april, 2005. (6. februar, 2015) http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9D0CE2DF1F3EF93BA25757C0A9639C8B63
• Bhatia, Aatish. "Lyden så høj, at den cirkulerede jorden fire gange." Nautilus. 29. september kl. 2014. (16. februar, 2015) http://nautil.us/blog/the-sound-so-loud-that-it-circled-the-earth-four-times
• Cartlidge, Edwin. "Supervulkanens boreplan kommer i gang." Videnskab. 18. maj kl. 2012. (12. februar, 2015) http://news.sciencemag.org/2012/05/supervolcano-drilling-plan-gets-go-ahead
• Encyclopedia Britannica. "Yellowstone National Park." (9. februar, 2015) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/652774/Yellowstone-National-Park
• Friedman-Rudovsky, Jean. "Vækstspurt ved en boliviansk vulkan er frugtbar grund til undersøgelse." New York Times. 13. februar kl. 2012. (6. februar, 2015) http://www.nytimes.com/2012/02/14/science/a-fascinating-growth-spurt-at-the-uturuncu-volcano-in-bolivia.html
• Geological Society of London. "Superudbrud:globale effekter og fremtidige trusler." 2005. (6. februar, 2015) https://www.geolsoc.org.uk/Education-and-Careers/Resources/Papers-and-Reports/Super-eruptions
• Gregg, Patricia M., et al. "Udvikling, Evolution og udløsning af supereruptioner. "(8. februar, 2015) https://gsa.confex.com/gsa/2011AM/finalprogram/abstract_197370.htm
• Klemetti, Erik. "Dr. Shanaka de Silva besvarer dine spørgsmål om supervulkaner, Uturuncu og mere. "Wired. 14. februar, 2012. (11. februar, 2015) http://www.wired.com/2012/02/dr-shanaka-de-silva-answers-your-questions-about-supervolcanoes-uturuncu-and-more/
• Malfait, Wim et al. "Supervulkanudbrud drevet af smelteopdrift i store siliske magmakamre." Naturgeovidenskab. Vol. 7. Side 122. 5. jan. 2014. (9. februar, 2015) http://www.nature.com/ngeo/journal/v7/n2/full/ngeo2042.html
• Marshall, Michael. "Supervulkanudbrud er trods alt ikke så dødelige." Ny videnskabsmand. 29. april kl. 2013. (8. februar, 2105) http://www.newscientist.com/article/dn23458-supervolcano-eruptions-may-not-be-so-deadly-after-all.html#.VNfScvnF98E
• Oxford Dictionary of Science. Alan Isaacs, John Daintith og Elizabeth Martin, red. Oxford University Press, 2003.
• Robinson, Dekan. "Lad os håbe, at Boom Times ikke kommer til Yellowstone." New York Times. 17. juli kl. 2013. (6. februar, 2015) http://6thfloor.blogs.nytimes.com/2013/07/17/lets-hope-the-boom-times-dont-come-to-yellowstone/
• Rowlett, Russ. "Vulkanisk eksplosivitetsindeks." Fra University of North Dakotas Volcano World. (5. februar, 2015) https://www.unc.edu/~rowlett/units/scales/VEI.html
• Selv, Stephen, et al. "Den atmosfæriske indvirkning af udbruddet i Mount Pinatubo i 1991." I BRAND og MUD:Udbrud og Lahars på Pinatubo -bjerget, Filippinerne, Christopher G. Newhall og Raymundo S. Punongbayan, red. U.S. Geological Survey. 1996. http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19990021520.pdf
• Tharoor, Ishaan. "Krakatoa." Tid. 31. august kl. 2010. (16. februar, 2015) http://content.time.com/time/specials/packages/article/0, 28804, 2014572_2014574_2014635, 00.html
• Tyson, Peter. "Lektioner fra en Supervulkan." NOVA. 26. september kl. 2006. (12. februar, 2015) http://www.pbs.org/wgbh/nova/earth/lessons-supervolcano.html
• Tyson, Peter. "Overlever en supererption." PBS. 26. september kl. 2006. (6. februar, 2015) http://www.pbs.org/wgbh/nova/earth/surviving-a-supereruption.html
• U.S. Geological Survey (USGS). "Spørgsmål om supervulkaner." 25. juni kl. 2014. (4. februar, 2015) http://volcanoes.usgs.gov/volcanoes/yellowstone/yellowstone_sub_page_49.html
• WTVY Nyheder. "Supervulkan i Hong Kong forbundet med dinosaurudryddelse?" 31. august kl. 2012. (4. februar, 2015) http://www.wtvy.com/home/headlines/Hong-Kong-Super-Volcano-Linked-to-Dinosaur-Extinction-168195766.html