«Ντετέκτιβ του βυθού» αποκάλυψαν τα μυστικά του μεγαλύτερου υποβρύχιου ηφαιστείου στον κόσμο

 

Όταν το ηφαίστειο Hunga Tonga-Hunga Ha'apai εξερράγη στην Τόνγκα τον Ιανουάριο του 2022, έγινε η μεγαλύτερη έκρηξη που έχει καταγραφεί ποτέ με τη σύγχρονη τεχνολογία.

Η έκρηξη, που εκτιμάται ότι είναι εκατοντάδες φορές ισχυρότερη από την πυρηνική έκρηξη της Χιροσίμα, ακούστηκε στην Αλάσκα, πάνω από 10.000 χιλιόμετρα μακριά. Ένας σωρός τέφρας, καπνού και ηφαιστειακής ύλης εκτοξεύτηκε 58 χιλιόμετρα στον αέρα και αναφέρθηκαν άνεμοι με ταχύτητα τυφώνα στο ανώτατο ατμοσφαιρικό στρώμα της Γης στην άκρη του διαστήματος.

Και μετά ήρθαν τα κύματα: προειδοποιήσεις για τσουνάμι εκδόθηκαν στα κοντινά νησιά του Ειρηνικού, Φίτζι, Σαμόα και Βανουάτου, καθώς και πιο μακριά στη Νέα Ζηλανδία, την Ιαπωνία, το Περού, τις ΗΠΑ και τον Καναδά. Το τσουνάμι που ακολούθησε κατέστρεψε την Τόνγκα με κύματα ύψους έως και 15 μέτρων, σκοτώνοντας τρεις ανθρώπους και προκαλώντας ζημιές εκτιμώμενης αξίας 90,4 εκατομμυρίων δολαρίων.

Τώρα, μια ομάδα ερευνητών ολοκλήρωσε την πληρέστερη έρευνα μέχρι σήμερα για το συμβάν, επιβεβαιώνοντας ότι σχεδόν 10 τετραγωνικά χιλιόμετρα θαλάσσιου πυθμένα εκτοπίστηκαν - ισοδύναμο με 2,6 εκατομμύρια Ολυμπιακές πισίνες, και ένα τρίτο περισσότερο από τις αρχικές εκτιμήσεις.

Ωστόσο, διαπίστωσαν ότι μόνο τα τρία τέταρτα αυτού του υλικού είχαν αποτεθεί σε μια περιοχή σε απόσταση 20 χιλιομέτρων από το ηφαίστειο, αφήνοντας ένα μεγάλο κομμάτι αγνοούμενο. Το Εθνικό Ινστιτούτο Έρευνας για το Νερό και την Ατμόσφαιρα της Νέας Ζηλανδίας (NIWA), το οποίο διεξήγαγε την έρευνα, πιστεύει ότι αυτά τα συντρίμμια που λείπουν θα μπορούσαν εν μέρει να εξηγηθούν από την «αέρια απώλεια», και γι' αυτό δεν έγινε αντιληπτό μέχρι να ολοκληρωθεί η λεπτομερής χαρτογράφηση. Το υλικό εκτοξεύτηκε στον ουρανό και παρέμεινε στην ατμόσφαιρα, κυκλοφορούσε για μήνες, εξηγώντας γιατί δεν βρισκόταν στον πυθμένα της θάλασσας.

Ωστόσο, παραμένει ασαφές στους ερευνητές γιατί ακριβώς η έκρηξη ήταν τόσο ισχυρή.

Ορισμένες απαντήσεις προήλθαν από μια παλαιότερη αποστολή που διεξήχθη επίσης από το NIWA, η οποία χαρτογράφησε τον πυθμένα της θάλασσας γύρω από το Hunga Tonga-Hunga Ha'apai.

Εξερευνητής του πυθμένα

Η Έρικα Σπέιν είναι τεχνικός θαλάσσιας γεωλογίας στο NIWA και μέλος της αποστολής που ξεκίνησε τον Απρίλιο. Περιγράφοντας τον εαυτό της ως «ντετέκτιβ του πυθμένα της θάλασσας», η Σπέιν χρησιμοποιεί μηχανήματα ανίχνευσης ηχοεντοπισμού υψηλής τεχνολογίας για να κυνηγήσει υποβρύχια ηφαίστεια και συνδυάζει ενδείξεις για τις «πυροδοτήσεις» που επηρεάζουν τις υποβρύχιες εκρήξεις.

 

Το ερευνητικό σκάφος της NIWA απέπλευσε τον Απρίλιο του 2022 για να αποκαλύψει γιατί το ηφαίστειο εξερράγη τόσο βίαια Πηγή: CNNi/ NIWA-Nippon Foundation TESMaP / Rebekah Parsons-King

Στο RV Tangaroa, το ερευνητικό σκάφος της NIWA εξοπλισμένο με τεχνολογία υποβρύχιας επιτήρησης τελευταίας τεχνολογίας, η Σπείν είχε διττό ρόλο: χειρισμός της πολλαπλής δέσμης και λήψη δειγμάτων λάσπης και ιζημάτων βράχου από τον πυθμένα της θάλασσας.

Ο ηχόηχος πολλαπλών ακτίνων «στέλνει ακουστικούς παλμούς για να χαρτογραφήσει τον πυθμένα της θάλασσας σε 3D», λέει η Σπέιν στο CNNi, παρομοιάζοντάς το με την ηχολογική θέση που χρησιμοποιεί ένα δελφίνι. «Έχουμε υδρόφωνα που λαμβάνουν αυτή την ηχώ, και από αυτό, μπορούμε να προσδιορίσουμε πόσο βαθύς είναι ο πυθμένας της θάλασσας και να διαμορφώσουμε μια ιδέα για το σχήμα και τη γεωμετρία του».

Με ύψος μόλις 100 μέτρα σε ένα μικρό νησί στον Ειρηνικό, το Hunga Tonga-Hunga Ha'apai δεν σε προδιέθετε να το εξερευνήσεις πριν από την έκρηξη. Κάτω από την επιφάνεια όμως, το ηφαίστειο εκτεινόταν πάνω από 20 χιλιόμετρα σε πλάτος και σχεδόν 2 χιλιόμετρα σε βάθος.

 

Δορυφορικές εικόνες δείχνουν το Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai πριν και μετά την έκρηξη (Πηγή: CNNi)

Η συνεχιζόμενη αστάθεια στην καλντέρα σήμαινε ότι το πλήρωμα δεν μπορούσε να εξετάσει το άνοιγμα του ηφαιστείου - έτσι αντ' αυτού αναπτύχθηκε ένα σκάφος επιφανείας χωρίς πλήρωμα. Το τηλεκατευθυνόμενο ρομπότ μήκους 12 μέτρων, ανακάλυψε ότι η καλντέρα είχε καταρρεύσει και βρισκόταν 700 μέτρα κάτω από την επιφάνεια.

Συνολικά, σαρώθηκαν 22.000 τετραγωνικά χιλιόμετρα του πυθμένα της θάλασσας. Τμήματα του θαλάσσιου πυθμένα γύρω από το Hunga Tonga-Hunga Ha'apai είχαν ήδη χαρτογραφηθεί και συγκρίνοντας τους χάρτες του θαλάσσιου πυθμένα πριν και μετά την έκρηξη, «μπορούμε να αρχίσουμε να δημιουργούμε μια καλύτερη εικόνα για το τι μπορεί να είναι αυτά τα ερεθίσματα», λέει η Σπέιν.

«Εκρηκτικά» ευρήματα

Τα αποτελέσματα της αποστολής εξέπληξαν την ομάδα, λέει η Σπέιν. Σύμφωνα με την ίδια, περίμεναν ότι η τεράστια έκρηξη θα είχε αφήσει πολλά ηφαιστειακά συντρίμμια στον πυθμένα της θάλασσας, αλλά στην πραγματικότητα, «το ηφαίστειο έμοιαζε πολύ με αυτό που έμοιαζε δεκαετίες πριν».

Αντί να ξεκουραστεί στον ωκεανό, «ένα μεγάλο μέρος αυτού (ηφαιστειακό υλικό) πήγε κατευθείαν στη στρατόσφαιρα», σημείωσε.

 

Στο RV Tangaroa, η τεχνικός θαλάσσιας γεωλογίας Erica Spain (στη φωτογραφία) είχε δύο ρόλους: χαρτογράφηση του θαλάσσιου πυθμένα με ηχοήχο πολλαπλών ακτίνων και λήψη δειγμάτων ιζήματος Πηγή: CNNi/ NIWA-Nippon Foundation TESMaP / Rebekah Parsons-King

Η ασυμφωνία μεταξύ του μεγέθους της κατάρρευσης της καλντέρας και των συντριμμιών του πυθμένα της θάλασσας έδειξε έναν άλλο παράγοντα στην έκρηξη: το ζεστό μάγμα από το ηφαίστειο είχε αλληλεπιδράσει με το δροσερό θαλασσινό νερό για να δημιουργήσει ατμό. «Ο ατμός καταλαμβάνει χίλιες φορές περισσότερο όγκο από το νερό», αναφέρει η Σπέιν και προσθέτει: «Αυτό εξηγεί από κάποια άποψη γιατί ήταν τόσο ισχυρή η έκρηξη».

Τα αποτελέσματα από τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την έκρηξη έδειξαν ότι «πολλαπλοί μηχανισμοί» συμβαίνουν ταυτόχρονα, λέει η Έμιλι Λέιν, υδροδυναμική επιστήμονας στο NIWA και μέλος της Ομάδας Εμπειρογνωμόνων για το Τσουνάμι της Νέας Ζηλανδίας.

Η αρχική έκρηξη φύσηξε το νερό από το δρόμο, προκαλώντας εντοπισμένα κύματα. Αλλά οι αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση ενίσχυσαν αυτά τα κύματα δημιουργώντας ένα μετεο τσουνάμι που ταξιδεύει ταχύτερα από την ταχύτητα του ήχου - και στην περίπτωση του Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, «δημιουργούσε ένα κύμα πίεσης που ταξίδεψε σε όλο τον κόσμο τρεις ή τέσσερις φορές», λέει η Λέιν.

Τα κύματα δημιουργήθηκαν επίσης από ηφαιστειακά συντρίμμια που έπεφταν βροχή στο νερό και η καλντέρα κατέρρευσε, λέει η Λέιν.

 

Οι επιστήμονες στο RV Tangaroa χρησιμοποίησαν ένα απομακρυσμένο υποβρύχιο ανεμόπτερο για να συλλέξουν δεδομένα από τη στήλη νερού που περιβάλλει το υποβρύχιο ηφαίστειο Πηγή: CNNi/ NIWA-Nippon Foundation TESMaP / Rebekah Parsons-King

Η NIWA διαθέτει ήδη ένα σύστημα προειδοποίησης για τσουνάμι, με αισθητήρες στον πυθμένα της θάλασσας γύρω από τη Νέα Ζηλανδία και τον Νότιο Ειρηνικό για να παρακολουθούν τα επίπεδα της θάλασσας, τις παλίρροιες και τα ρεύματα και να αναφέρουν ανωμαλίες. Και τώρα, τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν από την Τόνγκα μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση αυτών των αισθητήρων, λέει η Λέιν.

«Αυτό το γεγονός άλλαξε πραγματικά την κατανόησή μας για τα ηφαιστειακά τσουνάμι, επειδή αυτή είναι η πρώτη φορά που καταφέραμε να λάβουμε σύγχρονες οργανικές μετρήσεις του τι συνέβη», σημειώνει.

Και ενώ ο χάρτης του θαλάσσιου πυθμένα έδωσε στους ερευνητές μια καλύτερη κατανόηση σχετικά με την έκρηξη στο Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, συνέβαλε επίσης σε ένα μεγαλύτερο έργο: το Seaabed 2030, μια παγκόσμια πρωτοβουλία του Ιδρύματος Nippon, που στοχεύει στη χαρτογράφηση ολόκληρου του βυθού της θάλασσας.

Αυτός ο χάρτης του θαλάσσιου πυθμένα μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό σημαντικών ή ευάλωτων οικοσυστημάτων, λέει η Σπέιν. Οι πληροφορίες που συλλέγονται μπορούν επίσης να βοηθήσουν στην ανάκτηση του περιβάλλοντος ωκεανού και του θαλάσσιου περιβάλλοντος. Για μέρη όπως η Τόνγκα, όπου περίπου το 82% του πληθυσμού ασχολείται με το ψάρεμα ως μέσο επιβίωσης, η κατανόηση του αντίκτυπου των εκρήξεων στην υδρόβια ζωή είναι ζωτικής σημασίας.

«Δεν γνωρίζουμε αρκετά για τον ωκεανό και τις επιπτώσεις μας σε αυτόν, επομένως η χαρτογράφηση του, η παρατήρησή του και η κατανόησή του είναι απίστευτα σημαντική», καταλήγει η Σπέιν.