Undersøiske vulkanudbrud:Hvordan de former havet, udløser jordskælv og bygger nye øer

Li Sen/Shutterstock

Vulkanudbrud er blandt naturens mest kraftfulde begivenheder. Mens ikoniske udbrud som Vesuv, Krakatoa og Mount St.Helens fanger vores fantasi, finder størstedelen - omkring 80 % - sted under havets overflade.

I det meste af menneskehedens historie forblev driften af neddykkede vulkaner et mysterium, fordi de ligger tusindvis af fod under havets overflade. I dag gør fremskridt inden for ekkolodkortlægning, dybhavsundervandsfartøjer og autonome undervandsfartøjer (AUV'er) det muligt for forskere at lokalisere, overvåge og endda filme disse udbrud i realtid.

Hvordan vand ændrer vulkanudbrud

I alle vulkaner stiger magma, indtil det bryder en åbning, en proces kendt som en eksplosion . Under vandet udøver det omgivende vand dog mere end 100 gange trykket af en vulkan ved havoverfladen. Dette hydrostatiske tryk undertrykker udbruddets opadgående kraft og gør det til en sprække snarere end en klassisk lavastrøm.

Koldt højtryksvand afkøler den smeltede sten næsten øjeblikkeligt, en proces kaldet quenching . Som et resultat størkner lavaen hurtigt og producerer hård sten i stedet for den flydende lava, der ses på land. Hvis udluftningen ligger tæt på overfladen, fordamper kollisionen af smeltet sten med vand vandet og producerer en fane, der kan stige op i atmosfæren - et fænomen kendt som en vulkanudblomstring eller fissile fane .

I mange tilfælde udsender undervandsvulkaner strømme af varmt vand og damp - kaldet hydrotermiske udluftninger - uden at bryde overfladen. Disse ventilationsåbninger kan skabe en subtil, dampende glød, der signalerer skjult aktivitet under bølgerne.

Undervandsudbrud og deres seismiske og tsunami-fodspor

Vulkaner dannes ved tektoniske pladegrænser, hvor bevægelsen af jordskorpen skaber den energi, der driver magma. I Stillehavets "Ring of Fire" er over 90 % af verdens jordskælv og 75 % af dens vulkaner placeret langs disse grænser.

Magmatisk aktivitet kan udløse jordskælv, som igen kan udløse udbrud. Forholdet er så tæt, at forskere ofte forudsiger udbrud ved at overvåge seismiske sværme. For eksempel ramte et par jordskælv med en styrke på 5,9 og 6,0 Antarktis i 2020, efter at det slumrende bjerg Erebus genopvågnede.

Når et undervandsudbrud fortrænger nok vand til at generere en tsunami, kan den resulterende bølge ødelægge kystsamfund. En undersøgelse fra 2019 i Scientific Reports fandt ud af, at tsunamier forårsagede 20 % af alle dødsfald i forbindelse med vulkanudbrud i løbet af de sidste fire århundreder.

Fødsel af øer fra nedsænkede vulkaner

Mens mange udbrud er tavse, skaber nogle nyt land. Processen begynder, når en vulkansk udluftning bygger en "kegle", der gradvist hæver sig over havbunden og danner et havbjerg . Over millioner af år kan kontinuerlige lavastrømme skubbe strukturen over vandlinjen, hvilket giver anledning til øer som Hawai'i, Samoa og Island.

Når en udluftning bryder ud nær overfladen, kan den uddrive aske, sten og organisk materiale - samlet kaldet anastomoseret rev - ind i atmosfæren. Denne "svamp" af livet danner nye økosystemer og kan så hele biomer.

Men uden vedvarende vulkansk aktivitet kan de nydannede øer erodere og synke tilbage under bølgerne, en proces kaldet subaerial denudation .

Marine liv i skyggen af vulkaner

Undervandsudbrud kan være dødelige og ødelægge fisk og andre marine organismer øjeblikkeligt. Alligevel giver de samme ventilationsåbninger en unik miljøniche der støtter forskellige samfund. Hydrotermiske ventilationsåbninger er for eksempel rige på mineraler og gasser - såkaldte kemosyntetiske økosystemer — som kan være vært for arter, der ikke findes andre steder.

Forskning tyder på, at hydrotermiske ventilationsåbninger kan have været livets vugge på Jorden. De ekstreme forhold – høje temperaturer, lav pH og rigelig kemisk energi – giver den perfekte skabelon for de tidligste livsformer.

Moderne overvågning af undervandsvulkaner

Forskere lokaliserer vulkaner ved at måle seismiske bølger på havbunden og ved at kortlægge vandtryksændringer med bundtrykoptagere. Disse værktøjer afslører subtile stigninger i havbunden, der indikerer skjulte vulkanske strukturer.

En skelsættende præstation kom i 2009, da de første live-videooptagelser af et undervandsudbrud blev optaget ved West Mata i det sydlige Stillehav. Optagelserne viste smeltet lava, der bryder ud som en "glødende boble", og har siden været vejledende for efterfølgende undersøgelser.

Seneste undervandsudbrud

Selvom det sjældent er farligt for mennesker, har det sidste årti set adskillige spektakulære udbrud. I 2022 producerede vulkanen Hunga Tonga-Hunga Ha'apai i det sydlige Stillehav det kraftigste undervandsudbrud, der er registreret – dens fane frigav nok damp til at fylde 58.000 svømmebassiner i olympisk størrelse og sænkede endda atmosfærisk ozon midlertidigt.

I 2023 dukkede en ny ø kortvarigt op ud for kysten af Iwo Jima, Japan, efter et 10-dages udbrud. I midten af 2024 var øen stort set gået under vand igen, hvilket illustrerer vulkanøernes forbigående natur.

I dag er Axial Seamount ud for Oregons kyst en aktiv ubådsvulkan. Mens dens dybde - omkring 1 mil under overfladen - holder den langt fra befolkede kyster, overvåger videnskabsmænd den nøje for potentiel seismisk eller tsunamiaktivitet.