Téměř každý desátý člověk na světě žije v okruhu 100 kilometrů od aktivní sopky. Pro ty, kteří žijí v blízkosti sopek, hospodaří na jejich úrodné půdě nebo navštěvují jejich velkolepou krajinu, je zásadní pochopit příčiny erupcí. Vědci z University of Queensland pod vedením Teresy Ubide přišli s novou metodou, která by mohla přinést přesnější informace o průběhu a dalším vývoji sopečné erupce.
Výzkum, jehož výsledky byly tento týden publikovány v odborném časopise Science Advances, využívá laserovou technologii ke zjištění chemického složení vyvřelého magmatu v průběhu času. Protože chemická struktura magmatu ovlivňuje jeho tekutost, výbušnost a nebezpečnost, mohla by tato práce pomoci při budoucím monitorování a předpovídání vývoje sopečných erupcí.
Předpověď výbuchu sopky
Magma je termín označující směs roztavených hornin, plynů a krystalů, které rostou s tím, jak klesá teplota magmatu během jeho cesty na zemský povrch. Když sopka vybuchne a z magmatu se stane lávový proud, uvolní se z něj plyn, který obsahuje vodní páru, oxid uhličitý, oxid siřičitý a další sloučeniny. Následně se ochladí a vznikne sopečná hornina.
Vědci použili ultrafialový laser, podobný těm, které se používají při operaci očí, k „odstřelování“ ochlazené taveniny mezi většími krystaly. Následně uvolněné částice analyzovali pomocí hmotnostní spektrometrie, aby určili jejich chemické složení. Ve srovnání s tradiční analýzou hornin tak lze rychleji a podrobněji měřit chemické složení taveniny a jeho vývoj v čase.
Studie se zaměřila na erupci na La Palmě z roku 2021, která je považována za nejničivější sopečnou erupci na Kanárských ostrovech v historii. Od září do prosince 2021 pokrylo celkem 160 milionů metrů krychlových lávy více než 12 kilometrů čtverečních území. Láva zničila více než 1 600 domů, vynutila si evakuaci více než 7 000 lidí a způsobila škody přesahující 860 milionů eur (v přepočtu přes 20 miliard korun).
Co odhalila analýza
Vědci analyzovali vzorky lávy systematicky odebírané spolupracovníky ve Španělsku po celé tři měsíce erupce. Jedná se o velmi cenné vzorky, protože znají přesný den erupce a mnoho míst odběru vzorků je dnes pokryto pozdějšími výrony lávy. Pomocí laserové metody sledovali změny v chemickém složení lávy související se změnami v zemětřeseních a emisích oxidu siřičitého, stejně jako ve stylu erupce a z toho vyplývajících nebezpečí.
Zhruba dva týdny před koncem erupce zjistili klíčovou změnu chemického složení lávy, která naznačovala ochlazování magmatu v důsledku poklesu jeho zásob. Podobné změny by mohly fungovat jako signál doznívání erupce při budoucích výbuších sopek po celém světě.
„Nemůžeme zabránit erupci sopek a zatím nedokážeme cestovat jejich nitrem, jak si to kdysi představoval francouzský autor sci-fi Jules Verne. Monitorování sopek se však v posledních desetiletích velmi zlepšilo a umožňuje nám nepřímo "nahlížet" do jejich nitra a lépe předpovídat jejich aktivitu,“ uvádějí vědci.
Pohled do nitra soply
„Tato technika s vysokým rozlišením nabízí jasnější údaje o tom, co se z chemického hlediska odehrává v magmatu sopky, což je zásadní pro předpovídání vzorců a změn erupcí,“ vysvětluje Teresa Ubide. Magma popsala jako „počítačový kód“ sopek, který poskytuje informace o stylu erupce a toku lávy.
Cílem této práce je poskytnout laboratorní nástroj pro testování sopečných vzorků odebraných v průběhu budoucích sopečných výbuchů. Díky tomu by mělo být možné prozkoumat další vývoj erupcí, pochopit, proč začínají a kdy skončí.
„Zemětřesení, změny půdy a údaje o plynech poskytují nepřímé informace o tom, co se děje uvnitř aktivní sopky, ale chemické složení taveniny je přímým měřítkem "osobnosti" magmatu, jeho chování při erupci a potenciálního dopadu na obyvatelstvo a infrastrukturu,“ uzavřela Ubide.