Kiderült a 21. század legnagyobb vulkánkitörésének oka

Idén január 15-én egy hatalmas vulkánkitörés irányította a figyelmet a Csendes-óceán nyugati részén lévő Tonga térségre. A modern műszeres megfigyelések történetében példátlan jelenségek sorát rögzítették. A kitörés hangját még közel 10 ezer kilométer távolságban, Alaszkában is hallották, a légköri lökéshullám többször megkerülte a Földet, még távoli, kontinenssel elválasztott vidékeken, mint például a Karib-térségben is szökőárat jelentettek. A kitörési felhő 55 kilométer magasságba emelkedett és globális zavarokat okozott az efelett elterülő ionoszférában is. Az azóta eltelt bő négy hónap alatt máris intenzív kutatások zajlottak, hogy ezek okait feltárják. Az első eredmények alapján kijelenthető, hogy 1991 óta nem volt ilyen nagy vulkánkitörés a Földön, a hatásait tekintve pedig az 1883-as indonéziai Krakatau kitöréshez hasonlítható.

Az Európai Földtudományi Unió múlt héten tartotta Bécsben a hagyományos éves konferenciáját, ahol természetesen ez az eset kiemelt érdeklődést kapott. Az előző két év járványhelyzete után most hibrid formában, 89 országból több mint hétezer személyes részvétellel zajlottak a szekcióülések, ahol több mint 12 ezer szakmai bemutató történt.

Az új-zélandi Auckland egyetem vulkanológus professzora, Shane Cronin, tíz hete van a helyszínen, ahol több szigeten is gyűjtött mintákat a kitörés vulkáni anyagából. Felmérte a szökőár okozta változásokat és friss akusztikus mérések alapján rekonstruálta a víz alatt lévő vulkánon történt változásokat. Friss tudományos megfigyeléseiről, eredményeiről online számolt be.

Eltűnt 700 méternyi hegy

Mi okozta ezt a roppant nagy energiát felszabadító vulkánkitörést, egyáltalán mekkora volt a mérete? Az egyszerűnek tűnő kérdéseknek a megválaszolása nem könnyű, hiszen a vulkánkitörés 60 kilométerre történt a tongai legnagyobb szigettől, és több mint 2400 kilométer távolságra Új-Zélandtól. A vulkán nem volt semmilyen műszeres megfigyelés alatt, ráadásul nem is látható, mivel víz alatt fekszik. A kitörést követően megszakadt a kapcsolat a térséggel, mivel az internetes összeköttetést szolgáltató víz alatti optikai kábelek mind megsérültek. Cronin professzor és a helyi geológusok helyszíni kutatásai hozták az első, és sok szempontból megdöbbentő tudományos eredményeket.

Az legnagyobb visszhangot kapó megfigyelések a vulkán változását mutató eredmények voltak. Érdekes módon a vulkán felszíne nem sokat módosult, pedig az egyik felvetés az volt, hogy a hatalmas robbanásos kitörést és a szökőárat az okozhatta, hogy a víz alatti, a talapzattól több mint 2000 méter magasra emelkedő vulkán oldala beszakadt, lecsúszott. Erre azonban semmi friss adat nem utal. Az egyetlen, ami viszont változott, az a központi, 4 kilométer széles kráter mélysége. A januári vulkánkitörés előtt ez 150 méter mélyen volt a vízszint alatt, most azonban 850 mélyen van, azaz a kráter, avagy kaldera alja vagy 700 métert zökkent lefelé. Ez Cronint is meglepte, azonban ezzel magyarázható lett a kitörés hatalmas energiája: ehhez a több mint 1000 Celsius-fokos magma és a hideg víz hatékony keveredése kellett. A korábbi vulkáni kőzetekben lévő kristályok kémiai összetétele alapján a magmatározó mintegy 5 kilométer mélységben húzódott. Utoljára 1000 éve volt itt nagy vulkánkitörés és a magmautánpótlás azóta folyamatosan zajlott, azaz jelentős mennyiségű kőzetolvadék halmozódott fel ebben a mélységben. A kristályosodás során kiváló vízgőz és szén-dioxid gázbuborékok egyre nagyobb felhajtóerőt, egyre nagyobb felfelé irányuló nyomást fejtettek ki és december végén a magma elindult a felszín felé.

A nagy tömegű magma feláramlása meggyengítette a kaldera széles szerkezetét, függőleges repedéshálózat alakult ki, ahol a magma felnyomult. A kaldera középső része a kiürülő magmatározó felett hirtelen süllyedni kezdett, mint valami dugattyú, ezzel is elősegítve a magma feláramlását. A repedések mentén nagy mennyiségű óceánvíz került a mélybe, és keveredett a feltörő magmával. A magma hőhatása következtében a víz gőzzé alakult, ami akár 10-15-szörös térfogatnövekedést jelent. Ez pedig heves robbanást okoz, ami további magma-víz kölcsönhatást tesz lehetővé, mindezt a másodperc töredéke alatt. Ez a gyors láncreakció okozhatta a tongai Hunga vulkán rettentően heves robbanásos kitörését, amivel jelentős légköri nyomáshullám járt.

31 éve nem volt ekkora

A vulkán központi részének beszakadása nyomán kialakult mélyedés térfogata segített megbecsülni a vulkánkitörés során felszínre tóduló vulkáni anyag térfogatát, ami 6-7 köbkilométer (egy olimpiai úszómedence méretének 3 milliószorosa) lehetett. A vulkanológusok a tűzhányó kitörések nagyságát ezzel a térfogattal mérik, ami azt jelenti, hogy a 0-8 fokozatú, úgynevezett Vulkáni Robbanossági Index (VEI) skálán ez 6-os értékű volt. A 21. században eddig számos 4-es erősségű kitörés mellett csupán egyetlen egy VEI=5 nagyságú robbanásos kitörés volt, ezt a chilei Puyehue-Cordon Caulle produkálta 2011-ben. (Hasonló méretű, de tisztán lávaöntő kitörés volt a 2014-15-ös izlandi Holuhraun kitörés is, aminek során több mint 1,4 köbkilométer magma tört a felszínre.) Utoljára a tongai kitörés nagyságához hasonló vulkáni működés 1991-ben volt, amikor a Fülöp-szigeteki Pinatubo ébredt fel több száz éves nyugalom után, és a kitörése globálisan hatott az éghajlatra is. Most ezzel nem kell számolni, mert az ehhez szükséges kén-dioxid mennyiség jóval elmaradt az ilyen változásokat okozó mértéktől.

A tongai Hunga vulkán hatalmas kitörése ráirányította a figyelmet arra, hogy vannak olyan tűzhányók a Földön, amiket bár nem látunk, mert víz alatt vannak, roppant veszélyes kitörésre képesek. Nem csak a felszínre törő magma mennyisége, hanem a vízzel való keveredés miatt is. Ilyen vulkánok szép számmal vannak a Tonga térségben, de Japán közelében is. A Kyushu (Kjúsú) szigettől délre lévő Kikai kaldera mintegy 7000 évvel ezelőtt kitörése például közel szupervulkáni nagyságú volt, több mint százszorosa a Hunga kitörésnek. Fontos tehát a szárazföldi vulkánok mellett ezeket a tenger alatti tűzhányókat is jobban megismerni, a januári Hunga-kitörésnek ez az egyik üzenete. Cronin professzor és csapata, valamint számos további kutatócsoport friss tudományos eredményei ebben óriási lépést jelentenek.

A szerző geológus-vulkanológus, az MTA levelező tagja, egyetemi tanár, intézetigazgató, kutatócsoport-vezető – ELTE TTK Földrajz- és Földtudományi Intézet, Kőzettan-Geokémiai tanszék, MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport