Hvordan vulkaner eksploderer i dybhavet

De fleste vulkanudbrud finder sted uset på bunden af ​​verdenshavene. I de seneste år, oceanografi har vist, at denne undersøiske vulkanisme ikke kun aflejrer lava, men også udsender store mængder vulkansk aske.

"Så selv under kilometerlange vandlag, som udøver stort tryk og dermed forhindrer effektiv afgasning, der skal være mekanismer, der fører til en 'eksplosiv' opløsning af magma, " siger professor Bernd Zimanowski, leder af det fysisk-vulkanologiske laboratorium ved Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg i Bayern, Tyskland.

Udgivelse af en international forskningsgruppe

En international forskergruppe ledet af professorerne James White (New Zealand), Pierfrancesco Dellino (Italien) og Bernd Zimanowski (JMU) har nu demonstreret en sådan mekanisme for første gang. Resultaterne er blevet offentliggjort i tidsskriftet Natur Geovidenskab .

Hovedforfatteren er Dr. Tobias Dürig fra Islands Universitet, en JMU-alumne og tidligere Röntgen Award-vinder fra JMU Institute of Physics. Før han tog til Island, Dürig var medlem af professor Zimanowskis og professor Whites forskningsgrupper.

Dykkerrobot sendt til en dybde på 1, 000 meter

Holdet forskede ved vulkanen Havre Seamount, der ligger nordvest for New Zealand i en dybde på ca. 000 meter under havoverfladen. Denne vulkan gik i udbrud i 2012, og det videnskabelige samfund blev opmærksomme på det.

Udbruddet skabte et flydende tæppe af pimpstenspartikler, der udvidede sig til omkring 400 kvadratkilometer - omtrent på størrelse med byen Wien. Nu blev en dykkerrobot brugt til at undersøge askeaflejringerne på havbunden. Fra observationsdataene opdagede gruppen af ​​James White mere end 100 millioner kubikmeter vulkansk aske.

Dykkerrobotten tog også prøver fra havbunden, som derefter blev brugt i fælles eksperimentelle undersøgelser i det fysisk-vulkanologiske laboratorium i JMU.

Forsøg i det fysisk-vulkanologiske laboratorium

"Vi smeltede materialet og bragte det i kontakt med vand under forskellige forhold. Under visse forhold, eksplosive reaktioner opstod, som førte til dannelsen af ​​kunstig vulkansk aske, " forklarer Bernd Zimanowski. Sammenligningen af ​​denne aske med de naturlige prøver viste, at processer i laboratoriet må have lignet dem, der fandt sted i en dybde på 1, 000 meter på havbunden.

Zimanowski beskriver de afgørende eksperimenter:"I processen, det smeltede materiale blev lagt under et lag vand i en digel med en diameter på ti centimeter og derefter deformeret med en intensitet, som også kan forventes, når magma dukker op fra havbunden. Der dannes revner, og vandet skyder brat ind i det dannede vakuum. Vandet udvider sig derefter eksplosivt. Endelig, partikler og vand udstødes eksplosivt. Vi fører dem gennem et U-formet rør ind i et vandbassin for at simulere afkølingssituationen under vand." Partiklerne skabt på denne måde, den 'kunstige vulkanske aske, ' svarede i form, størrelse og sammensætning til den naturlige aske.

Mulige effekter på klimaet

"Med disse resultater, vi har nu en meget bedre forståelse af, hvordan eksplosive vulkanudbrud er mulige under vand, " siger JMU-professoren. Yderligere undersøgelser skulle også vise, om undersøiske vulkaneksplosioner muligvis kan have en effekt på klimaet.

"Med undersøiske lavaudbrud, det tager ret lang tid for lavavarmen at blive overført til vandet. I eksplosive udbrud, imidlertid, magmaet er brudt op i bittesmå partikler. Dette kan skabe varmeimpulser så stærke, at de termiske ligevægtsstrømme i havene forstyrres lokalt eller endda globalt." Og netop disse strømme har en vigtig indflydelse på det globale klima.

Infoboks:Vulkaner på havbunden

Der er omkring 1, 900 aktive vulkaner på land eller som øer. Antallet af undersøiske vulkaner anslås at være meget højere. Det præcise antal kendes ikke, fordi dybhavet stort set er uudforsket. Derfor, de fleste undersøiske vulkanudbrud går ubemærket hen. Undersøiske vulkaner vokser langsomt opad ved tilbagevendende udbrud. Når de når vandoverfladen, de bliver til vulkanske øer - som den aktive Stromboli nær Sicilien eller nogle af De Kanariske Øer.