Ich uwagę przykuły strumienie rozżarzonej skały, które potrafią wystrzeliwać na wysokość kilkuset metrów, tworząc niezwykłe widowisko. Oczywiście taki fenomen występuje globalnie – nie tylko na Islandii. Mimo jego powszechności nie było jasne, jaki dokładnie mechanizm za nim stoi. Aż do momentu, w którym badacze uzyskali odpowiedź na palące pytanie.
Czytaj też: Fontanna ognia wystrzeliła z wulkanu. Kilauea po raz kolejny zadziwia świat nauki
Przełomowych obserwacji dokonali podczas erupcji Fagradalsfjall, który niespodziewanie obudził się w marcu 2021 roku po blisko 800 latach uśpienia. Wulkan ten znajduje się na półwyspie Reykjanes, będącym jednym z najbardziej aktywnych geologicznie regionów Islandii. Samo przebudzenie Fagradalsfjall wzbudziło masę emocji, ponieważ erupcja przebiegała stosunkowo spokojnie, bez gwałtownych eksplozji czy rozległych chmur popiołu. Dzięki temu badacze mogli prowadzić obserwacje z wyjątkowo bliskiej odległości i przez długi czas monitorować zachowanie magmy.
Już od pierwszych tygodni erupcji zadziwiał niezwykle regularny rytm aktywności wulkanu. Zamiast nieprzewidywalnych wybuchów pojawiały się powtarzalne cykle. Przez kilka minut z krateru wystrzeliwały potężne fontanny lawy, po czym następował okres wyraźnego uspokojenia. Po kilkunastu minutach cały proces rozpoczynał się od nowa. Taki schemat utrzymywał się przez wiele tygodni, dając badaczom rzadką okazję do dokładnego przeanalizowania każdego etapu erupcji.
Zespół naukowców postanowił wykorzystać nowoczesne instrumenty do ciągłego monitorowania gazów wydobywających się z wnętrza wulkanu. Jego członkowie brali pod uwagę przede wszystkim ilość dwutlenku siarki oraz dwutlenku węgla, ponieważ to właśnie ich proporcje mogą wiele powiedzieć o procesach zachodzących głęboko pod powierzchnią ziemi. Pomiary wykonywali niemal bez przerwy, rejestrując zmiany nawet co kilka sekund. Tak szczegółowych danych dotyczących aktywnej erupcji naukowcy wcześniej praktycznie nie posiadali.
Analiza zgromadzonych informacji doprowadziła do zaskakujących wniosków. Okazało się, że kluczową rolę odgrywa niewielki zbiornik magmy znajdujący się stosunkowo płytko pod powierzchnią. To właśnie tam dochodzi do stopniowego gromadzenia się gazów uwalnianych z magmy. W miarę wzrostu ciśnienia tworzy się warstwa wypełniona pęcherzykami gazu, przypominająca gęstą pianę. Gdy ciśnienie osiąga odpowiednio wysoki poziom, cała struktura staje się niestabilna i gwałtownie się zapada.
Czytaj też: Krwawe Wodospady z Antarktydy zawierają ślady pradawnego życia. Tamtejszy lód wygląda, jakby krwawił
W tym momencie dochodzi do błyskawicznego uwolnienia ogromnych ilości gazów. Powstające pęcherze bardzo szybko rozszerzają swoją objętość, działając niczym tłok wypychający znajdującą się nad nimi magmę ku powierzchni. Efektem są właśnie charakterystyczne fontanny lawy, które mogą utrzymywać się przez kilka minut, zanim ciśnienie ponownie spadnie. Następnie proces rozpoczyna się od początku, ponieważ do komory nieustannie napływa świeża magma zawierająca kolejne porcje rozpuszczonych gazów.
Zdaniem autorów publikacji zamieszczonej w Nature Communications właśnie ten cykliczny mechanizm tłumaczy niezwykłą regularność obserwowaną podczas erupcji Fagradalsfjall. Do tej pory panowało przekonanie, że o intensywności fontann lawy decydują głównie procesy zachodzące znacznie głębiej w skorupie ziemskiej. Nowe wyniki sugerują jednak, iż ogromne znaczenie mają również płytkie komory magmowe, w których dochodzi do szybkich zmian ciśnienia i oddzielania się gazów od stopionej skały.
Źródło: Nature Communications