به گزارش اطلاعات آنلاین، مدتها است دو پرسش ذهن دانشمندان آتشفشان شناس را آشفته کرده است: نخست این که فوران بعدی یک آتشفشان دقیقاً چه زمانی رخ خواهد داد؟ دوم این که گدازه فوران چگونه سرازیر و گسترده خواهد شد؟ آیا لاوا (گدازه) به شکل یک خمیر چسبنده به آرامی از شیب کوه به پایین سرازیر می شود یا این که آتشفشان به صورت انفجاری ابری از خاکستر را کیلومترها به هوا پرتاب خواهد کرد؟
در مورد پرسش نخست، می توان به طور نسبتاً دقیقی به آن پاسخ گفت. پژوهشگران مؤسسه فناوری فدرال زوریخ، مطالعاتی برای یافتن پاسخ برای این پرسش ها انجام داده اند. آنها اکنون با استفاده از داده های لرزه نگاری می توانند بالا آمدن گدازه را در زمان بی درنگ (لحظه وقوع آن) ردگیری کرده و بدین ترتیب از چند روز قبل فوران آتشفشان را پیش بینی کنند.
نیروهای غیر قابل پیش بینی طبیعت
پاسخ گفتن به این که فوران چگونه سرازیر می شود هنوز هم برای آتشفشان شناس ها سردرگم کننده است. شهرت برخی از آتشفشان ها مانند آتش فشان لاپالما در جزایر قناری یا آتشفشان هاوایی به این دلیل است که احتمال فوران های انفجاری شدید در آنها غیر محتمل است. یافتن پاسخ برای این پرسش در مورد آتشفشان های بزرگی که در مناطق حرکت یک صفحه تکتونیکی به زیر صفحه دیگر و فرو رفتن آن به جبه (گوشته) قرار گرفته اند بسیار دشوارتر است. آتشفشان های ژاپن، اندونزی، ایتالیا و یونان در زمره آتشفشان هایی هستند که در کمربند حرکات تکتونیکی واقع شده اند. همه آنها به شیوه های بسیار متفاوتی فوران می کنند، به طوری که پیش بینی چگونگی رخداد آن امکان پذیر نیست.
بسیاری از پژوهشگران برای فهم بهتر چگونگی فوران یک آتشفشان، در سال های اخیر مطالعات خود را روی این مطلب متمرکز کرده اند که پیش از فوران چه اتفاقاتی در مجرای عبور گدازه می افتد. آنها مدتی است دریافته اند گازهای محلول در ماگمایی که پس از خروج به سطح تبدیل به لاوا می شود نقش مهمی در نحوه فوران و رخدادهای درون مجرای گدازه ایفا می کنند. اگر مقدار گازهای محلول در ماگما زیاد باشد، حباب های گاز شکل می گیرند. در واقع حباب های گاز در واکنش به کاهش فشار ناشی از بالا آمدن ماگما ایجاد می شوند. این مانند همان اتفاقی است که با تکان دادن بطری نوشابه رخ می دهد. اگر حباب های گاز نتوانند بگریزند، نتیجه آن یک فوران انفجاری خواهد بود. برعکس، ماگمایی که مقدار کمی گاز محلول داشته باشد به آرامی از مجرا خارج می شود و در نتیجه برای ساکنان اطراف و محیط پیرامونش بسیار کم خطرتر خواهد بود.
در زمان رانش ماگما چه اتفاقی می افتد؟
پژوهشگران بهتر دیدند روی اتاقک ماگما مطالعه بیشتری انجام دهند. از این رو داده های مربوط به ۲۴۵ فوران آتشفشانی را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند و به کمک آنها وضعیت اتاقک ماگما را پیش از فوران تشریح کردند. باید می فهمیدند چه تعداد بلور جامد در ماده مذاب وجود دارد و میزان آب محلول در آن چقدر است. عامل دوم، یعنی میزان آب محلول در گدازه بسیار حائز اهمیت است، چون آب در ماگما اندکی بعد، طی صعود آن به سوی سطح، حباب های گاز را پدید می آورد و آتشفشان را تبدیل به بطری نوشابه ای می کند که با کشیدن تشتکش هر لحظه ممکن است محتوای درونش با شتاب به بیرون بپاشد.
داده ها در آغاز مؤید این اصل بودند که اگر ماگما دارای مقدار کمی آب باشد، احتمال فوران انفجاری کم است. همچنین اگر ماگما حاوی مقدار زیادی بلور باشد باز هم احتمال فوران انفجاری کم است. بنابراین، ماگمایی که بلورهای کمی در خود دارد و میزان آب درونش بیش از ۵/۳ درصد است به احتمال خیلی زیاد به شدت و به صورت انفجاری از دهانه فوران خواهد کرد. به عبارتی دیگر، هر چه آب بیشتری در ماگما باشد، احتمال این که آتشفشان با انفجار فوران کند بیشتر می شود. اما طبق مطالعات دقیق تر، این اصل ساده فقط تا اندازه ای صحت دارد. نکته قابل تأمل این است که اگر آب موجود در ماگما از ۵/۵ درصد بیشتر باشد، احتمال فوران انفجاری به شدت کاهش می یابد، علی رغم این که حباب های گاز زیادی هنگام بالا آمدن گدازه در آن شکل می گیرند.
گاز، حائلی در برابر انفجار
اگر میزان آب موجود در ماگما بسیار زیاد باشد، حباب های گاز نه فقط درون مجرای عبور ماگما بلکه در اتاقک ماگما نیز شکل می گیرند. فرایند تشکیل حباب ها بدین صورت است که ابتدا تعداد زیادی از آنها در عمق زمین به هم می پیوندند تا مسیرهایی را در مجرای عبور ماگما به وجود آورند، چون این گونه گاز راحت تر راه گریز پیدا می کند و در نتیجه بدون حالت انفجاری به آرامی وارد اتمسفر می شود. در وهله دوم حباب های گاز موجود در اتاقک ماگما، فوران را به تأخیر می اندازند و این گونه احتمال وقوع انفجار را کاهش می دهند.
پیش از این که یک آتشفشان فوران کند، ماگمای داغ از ژرفای زمین خیزش می کند و وارد اتاقک زیرآتشفشانی(subvolcanic chamber) می شود که در عمق ۶ تا ۸ کیلومتری زمین قرار دارد. این امر موجب می شود فشار در آن ناحیه افزایش یابد. به محض این که فشار در اتاقک ماگما به حدی بالا رود که بتواند سنگ های بالایی را بشکافد، فوران اتفاق می افتد.
اگر سنگ های ذوب شده موجود در اتاقک ماگما دارای حباب های گاز باشند، حباب ها نقش حائل و شتاب گیر را ایفاء می کنند: بدین صورت که حباب ها در اثر حضور ماده مذابی که از پایین می آید به هم فشرده می شوند و متعاقب آن سرعت تجمع فشار در اتاقک ماگما را کند می کنند. این تأخیر به ماگما زمان کافی می دهد تا حرارت ناحیه زیرین را به خود جذب کند؛ به این دلیل که گدازه به هنگام خروج از دهانه داغتر است و چسبندگی کمتری دارد. پس گاز موجود در مجرای ماگما با سهولت بیشتری از ماگما جدا می شود و می گریزد، بدون آن که عواقبی انفجاری به دنبال داشته باشد.
فایده همه این یافته ها در تئوری این است که پیش بینی های بهتری درباره زمان وقوع یک فوران انفجاری خطرناک ارائه می شوند. مسأله در این است که دانشمندان چگونه می توانند از قبل، مقدار حباب های گاز درون اتاقک ماگما و نیز میزان تبلور ماگما را معلوم کنند. برخی از پژوهشگران راه پیش بینی را در تلفیق معیارهای اندازه گیری از قبیل اندازه، وزن، ماهیت و غیره می دانند که مهم ترین این معیارها داده های مرتبط با زمین لرزه، مغناطیس، گرانش و داده های ژئوالکتریک هستند.