NASA viser ny tongansk ø lavet af tuff ting, sandsynligvis vedvare år

I slutningen af ​​december 2014 en ubådsvulkan i det sydlige Stillehav Kongeriget Tonga brød ud, sender en voldsom strøm af damp, aske og sten op i luften. Askefanerne steg så højt som 30, 000 fod (9 kilometer) op i himlen, omdirigere flyvninger. Da asken endelig lagde sig i januar 2015, en nyfødt ø med et 400 fod (120 meter) topmøde beliggende mellem to ældre øer - synlig for satellitter i rummet.

Den nydannede tonganske ø, uofficielt kendt som Hunga Tonga-Hunga Ha'apai efter sine naboer, blev oprindeligt forventet at vare et par måneder. Nu har den en 6- til 30-årig lejekontrakt på livet, ifølge en ny NASA-undersøgelse.

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai er den første ø af denne type, der går i udbrud og fortsætter i den moderne satellit-æra, det giver videnskabsmænd et hidtil uset syn fra rummet af dets tidlige liv og evolution. Den nye undersøgelse giver indsigt i dens levetid og den erosion, der former nye øer. Forståelse af disse processer kan også give indsigt i lignende funktioner i andre dele af solsystemet, inklusive Mars.

"Vulkanøer er nogle af de enkleste landformer at lave, " sagde førsteforfatter Jim Garvin, chefforsker for NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Vores interesse er at beregne, hvor meget 3D-landskabet ændrer sig over tid, især dens volumen, som kun er blevet målt få gange ved andre sådanne øer. Det er det første skridt til at forstå erosionshastigheder og -processer og at tyde, hvorfor det har varet længere, end de fleste mennesker havde forventet."

Den tonganske ø er den tredje "surtseyanske" vulkanø inden for de sidste 150 år, der dukker op og har eksisteret i mere end et par måneder. Surtsey er en ø, der begyndte at dannes under en lignende form for eksplosiv, havudbrud ud for Islands kyst i 1963.

Fra den tonganske øs begyndelse, det blev sporet af månedligt, satellitobservationer i høj opløsning, både med optiske sensorer og radar, som ser gennem skyer. Alarmeret om vulkanudbruddet af NASAs Rapid Response-program for instrumenterne Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), Garvin og hans kolleger sendte satellitter til at observere øen, så snart udbruddet sluttede. Ved at bruge dette billede, forskerholdet lavede tredimensionelle kort over øens topografi og studerede dens skiftende kystlinjer og volumen over havets overflade.

Holdet har beregnet to potentielle scenarier, der påvirker dets levetid. Det første er et tilfælde af accelereret erosion ved bølgeafslidning, som ville destabilisere tufkeglen om seks til syv år, efterlader kun en landbro mellem de to tilstødende ældre øer. Det andet scenarie forudsætter en langsommere erosionshastighed, som efterlader tufkeglen intakt i omkring 25-30 år.

De forskellige scenarier skyldes usikkerhed i estimatet af den indledende volumen af ​​ø-tufkeglen umiddelbart efter udbruddet og før de første stereosatellitbilleder blev optaget efter tre måneder. De afspejler også de forskellige erosionsrater, der er set i de første seks måneder (accelereret) versus senere (mere moderat). Deres analyse blev præsenteret på American Geophysical Union Fall Meeting i New Orleans den 11. december.

De mest dramatiske ændringer på øen skete i dens første seks måneder. I første omgang, den nye ø var forholdsvis oval og knyttet til sin naboø mod vest. Imidlertid, i april viste analyse af satellitbilleder, at dens form havde ændret sig dramatisk.

"De klipper af vulkansk aske er ret ustabile, " sagde fjernmålingsspecialist og NASA Goddard-medforfatter Dan Slayback af de vigende klipper på den sydlige side af øen. Bølgevirkning omfordelte derefter det eroderede sediment til at danne en landbro til den eksisterende ø mod øst, han sagde.

I maj, den sydøstlige rand af den indre kratervæg blev skyllet over af Stillehavet, åbne kratersøen til havet. På dette tidspunkt troede både Garvin og Slayback, at dette kunne være enden på øen. Men i juni satellitbilleder viste, at der var dannet en sandbanke, lukke krateret. Mens øen fortsatte med at udvikle sig, den var mere stabil i slutningen af ​​2016.

Den nye ø ligger på den nordlige kant af en caldera på toppen af ​​en undervandsvulkan, der står næsten 4, 600 fod (1, 400 meter) over den omgivende havbund, ifølge havbårne batymetrimålinger foretaget af geolog og medforfatter Vicki Ferrini ved Lamont-Doherty Earth Observatory ved Columbia University i Palisades, New York.

Undervands, bunden af ​​den nye vulkanske kuppel, der dannede øen, strækker sig omkring 0,6 miles (1 kilometer) fra kystlinjen ind i gulvet i den større caldera, som er omkring tre miles (fem kilometer) på tværs. I den laveste del af undersøgelsesområdet nærmest den sydlige side af øen, havbunden jævner sig ud i en næsten flad hylde, hvilket sandsynligvis er vigtigt for at forklare omfordelingsmønstret for det eroderede materiale, sagde Ferrini.

Beviser for tidligere udbrud fra andre, mindre kupler er også synlige omkring kanten af ​​calderaen, selvom få bryder overfladen.

"Der er en enorm mængde materiale, der kom ud fra dette udbrud, muligvis større end ved Surtsey, " sagde Ferrini. "Den anden interessante ting er, at de to øer, der omgiver denne nye landmasse, har et ret hårdt underlag, så der sker noget, der hjælper med at få det til at stivne og blive på plads, kemisk."

Den 54 år gamle Surtsey-ø nær Island overlevede de første par måneder, fordi opvarmet havvand interagerede med aske efter udbruddet, kemisk ændring af den skrøbelige og let eroderende sten til et sejere materiale. Garvin og Ferrini mener, at noget lignende kan være sket med denne nye ø. Deres næste trin er en detaljeret kemisk analyse af stenprøver.

Den tonganske ø kan også hjælpe forskere med at forstå vulkanske træk på Mars, der ligner hinanden.

"Alt, hvad vi lærer om, hvad vi ser på Mars, er baseret på erfaringerne med at fortolke Jordens fænomener, " sagde Garvin. "Vi tror, ​​der var udbrud på Mars på et tidspunkt, hvor der var områder med vedvarende overfladevand. Vi kan muligvis bruge denne nye tonganske ø og dens udvikling som en måde at teste, om nogen af ​​dem repræsenterede et oceanisk miljø eller et flygtigt sømiljø."

Våde miljøer som disse kombineret med varme fra vulkanske processer, han tilføjede, kan være de bedste steder at søge efter beviser for tidligere liv.