Et nærbillede af et ualmindeligt undervandsudbrud

Den 18. juli 2012, passagerer på et flyselskabs flyvning over det sydvestlige Stillehav skimte noget usædvanligt - en flåde af flydende sten kendt som pimpsten, der indikerede, at et undersøisk vulkanudbrud havde fundet sted på havbunden nordøst for New Zealand. Flåden voksede til sidst til mere end 150 kvadrat miles (omtrent på størrelse med Philadelphia), et tegn på, at udbruddet var usædvanligt stort.

Et nyt papir udgivet 10. januar, 2018, i journalen Videnskabens fremskridt beskriver den første tætte undersøgelse af det største undersøiske vulkanudbrud i det sidste århundrede. Det internationale forskerteam ledet af University of Tasmania og Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) brugte det autonome undervandsvogn (AUV) Sentry og det fjernbetjente køretøj (ROV) Jason til at udforske, kort, og saml udbrudte materialer fra Havre-vulkanen under en ekspedition i 2015. De fandt ud af, at udbruddet var overraskende på mange måder.

"Vi vidste, at det var et storstilet udbrud, svarer omtrent til det største udbrud, vi har set på land i det 20. århundrede, "sagde Rebecca Carey, en vulkanolog ved University of Tasmania og co-chefforsker ved ekspeditionen.

"På vej til webstedet, vi var fuldt ud forberedte på at undersøge et typisk dybhavseksplosivt udbrud, " tilføjede Adam Soule, WHOI-associeret videnskabsmand og chefforsker for National Deep Submergence Facility. "Da vi så på de detaljerede kort fra AUV, vi så alle disse bump på havbunden, og jeg troede, at køretøjets ekkolod virkede. Det viste sig, at hver bump var en kæmpe blok af pimpsten, nogle af dem på størrelse med en varebil. Jeg havde aldrig set noget lignende på havbunden. "

Mere end 70 procent af al vulkansk aktivitet på Jorden sker på havbunden, men detaljer om disse begivenheder er stort set skjult af havvand. Baseret på størrelsen af ​​pimpstenflåden i 2012, udbruddet af Havre-vulkanen blev anslået til at være det største dokumenterede undersøiske siliciumudbrud - en særlig type udbrud, der producerer tyktflydende, gasfyldt lava, der ofte opstår eksplosivt. Trods deres vold, meget lidt er kendt om siliciumudbrud, og det meste af viden om dem kommer fra gamle klippeoptegnelser, som mangler detaljer såsom timing, varighed, kilde, og begivenhedernes vanddybde. Forskere har aldrig været i stand til at studere et stort undersøisk siliciumudbrud kort efter det fandt sted for bedre at forstå, hvordan de sker, og hvad de producerer.

Havre er en del af Kermadec -buen, en kæde af vulkaner, hvoraf nogle når overfladen for at danne Kermadec-øerne, mellem New Zealand og Amerikansk Samoa. Vulkanerne er dannet af forhold ved subduktionszonen, hvor en af ​​Jordens største tektoniske plader, Stillehavspladen, dykker under den australske plade. New Zealandske forskere kortlagde Havre-vulkanen, en caldera næsten tre miles (4,5 kilometer) på tværs på havbunden nordøst for nordøen i New Zealand, ved hjælp af ekkolodsinstrumenter ombord i 2002 og igen umiddelbart efter udbruddet i 2012, afslører tilstedeværelsen af ​​nyt vulkansk materiale på havbunden.

I 2015 forskere fra University of Tasmania, WHOI, University of California Berkeley, universitetet i Otago i New Zealand, og andre rejste til regionen om bord på forskningsfartøjet Roger Revelle, der drives af Scripps Institution of Oceanography. De indsatte AUV Sentry i en serie på 11 dyk, der kortlagde mere end 19 kvadrat miles (50 kvadratkilometer) af havbunden. De gennemførte også 12 ROV Jason-dyk på i alt 250 timer for at indsamle prøver af udbrudt materiale og for at fange højopløselige billeder af havbunden inde i krateret.

Holdet fandt ud af, at havrevulkanens udbrudshistorie var meget mere kompliceret, end de tidligere troede, med det seneste udbrud alene bestående af lava fra 14 vulkanske udluftningssteder mellem 900 og 1220 meter (3000 og 4000 fod) under overfladen. De opdagede også, at hvad de troede oprindeligt var et eksplosivt udbrud, der primært ville producere pimpsten, skabte også aske, lava kupler, og lavastrømme fra havbunden. Kortlægning og havbundsobservationer afslørede, at, af det materiale, der brød ud, som var næsten 1,5 gange større end udbruddet af Mount St. Helens i 1980, omkring 75 procent flød til overfladen og drev væk med vind og strøm. Resten blev spredt ud over havbunden op til flere kilometer væk.

"I sidste ende tror vi, at ingen af ​​magmaen blev udbrudt på de måder, vi antager, at et eksplosivt udbrud finder sted på land, sagde Soule.

Materiale indsamlet ved hjælp af ROV Jason bekræftede udbruddets forskelligartede karakter, bringe prøver af tæt lava, aske, pimpsten, og kæmpe pimpsten til overfladen, inklusive et stykke, der måler 5 fod (1,5 meter) i diameter, som er det første af sin slags, der nogensinde er indsamlet, og som i øjeblikket er udstillet på National Museum of Science and Nature i Tokyo. Den fysiske og kemiske sammensætning af disse prøver hjælper videnskabsmænd med at lære, hvordan udbruddet forløb, hvad fik det til at handle som det gjorde, og hvordan materialet ændrer sig over tid.