Forskere skinner lys over små krystaller bag uventede voldelige udbrud

I en ny undersøgelse af vulkanske processer, Bristol -forskere har demonstreret den rolle, nanolitter spiller i skabelsen af ​​voldelige udbrud ved ellers 'rolige' og forudsigelige vulkaner.

Studiet, udgivet i Videnskab fremskridt , beskriver, hvordan krystaller i nanostørrelse (nanolitter), 10, 000 gange mindre end bredden af ​​et menneskehår, kan have en betydelig indvirkning på viskositeten af ​​udbrud af magma, resulteret i tidligere uforklarlige og eksplosive udbrud.

"Denne opdagelse giver en veltalende forklaring på voldelige udbrud ved vulkaner, der generelt er velopdragne, men lejlighedsvis giver os en dødelig overraskelse, såsom udbruddet af Etna i 122 f.Kr. "sagde Dr. Danilo Di Genova fra University of Bristols School of Earth Sciences.

"Vulkaner med lav silica magma -sammensætninger har meget lav viskositet, som normalt lader gassen forsigtigt slippe ud. Imidlertid, vi har vist, at nanolitter kan øge viskositeten i en begrænset periode, som ville fange gas i den klæbrige væske, hvilket førte til en pludselig ændring i adfærd, der tidligere var vanskelig at forklare. "

Dr. Richard Brooker også fra Earth Sciences, sagde:"Vi demonstrerede den overraskende virkning af nanolitter på magmaviskositet, og derved vulkanudbrud, ved hjælp af banebrydende nano-billeddannelse og Raman-spektroskopi til at jage efter beviser for disse næsten usynlige partikler i aske, der brød ud under meget voldsomme udbrud. "

"Det næste trin var at gensmelte disse sten i laboratoriet og genskabe den korrekte kølehastighed for at producere nanolitter i den smeltede magma. Ved hjælp af spredning af ekstremt lys synkrotronkildestråling (10 milliarder gange lysere end solen) kunne vi dokumentere nanolitvækst. "

"Vi producerede derefter et nanolitbærende basaltisk skum (pimpsten) under laboratorieforhold, demonstrerer også, hvordan disse nanolitter kan fremstilles ved underkøling, da flygtige stoffer udskilles fra magma, sænke liquidus. "

Professor Heidy Mader tilføjede:"Ved at udføre nye eksperimenter med analoge syntetiske materialer, ved lave forskydningshastigheder i forhold til vulkanske systemer, vi var i stand til at demonstrere muligheden for ekstreme viskositeter for nanolitbærende magma, udvide vores forståelse af nanofluiders usædvanlige (ikke-newtoniske) adfærd, som har været gådefulde siden udtrykket blev opfundet for 25 år siden. "

Den næste fase for denne forskning er at modellere denne farlige, uforudsigelig vulkansk adfærd i egentlige vulkanske situationer. Dette er fokus for et Natural Environment Research Council (UK) og National Science Foundation (US) tilskud 'Quantifying Disequilibrium Processes in Basaltic Volcanism' tildelt Bristol og et konsortium af kolleger i Manchester, Durham, Cambridge og Arizona State University.