Minulý rok vybuchla najaktívnejšia podmorská sopka v severovýchodnom Pacifiku a vyvolala viac ako 200 000 zemetrasení 300 míľ od pobrežia Oregonu.
Šialenstvo aktivity na sopke – Axial Seamount – zaznamenalo novozaložené podvodné observatórium s názvom Iniciatíva Ocean Observatories Cable Array, ktorá bola uvedená do prevádzky tesne predtým, ako pohybujúca sa magma vyvolala otrasy.
Bola to pozoruhodná šanca byť svedkom erupcie v reálnom čase - a výskumníci boli skutočne schopní predpovedať, že k erupcii dôjde. V dvoch novinách publikovaných vo štvrtok v Veda, vedci opisujú pozorovania z erupcie.
In prvý papierScott Nooner a kolegovia opisujú, ako predchádzajúce pozorovania erupcií tejto sopky umožnili výskumníkom predpovedať, že vybuchne v roku 2015. Axial Seamount vybuchol v nedávnej histórii trikrát: raz v roku 1998, potom v roku 2011 a znova v roku 2015. Medzi každou erupciou sa morské dno nafúkne, keď sa magmatická komora tesne pod povrchom naplní magmou. Potom dosiahne bod zlomu a vybuchne, vyfúkne a začne sa znova napĺňať.
"Dlho sme merali deformáciu tejto sopky," hovorí Nooner. „V roku 1998 sme videli erupciu, počas ktorej dno kleslo asi o 3,5 metra [11,5 stopy]. Bol to skutočne veľký pokles nadmorskej výšky sopky a potom sa opäť pomaly začala nafukovať.“
Povrch sopky neustále stúpal o približne 6 palcov za rok, kým v roku 2011 opäť nevybuchla. Nedeflovalo sa však tak ďaleko a miera inflácie sa náhle zvýšila na niečo pod 24 palcov za rok. Pomocou údajov z minulej erupcie dokázali Nooner a kolegovia predpovedať, že sopka vybuchne v roku 2015, čo sa aj stalo.
Sopka sa teraz znovu nafukuje rýchlosťou niekde medzi pomalým a stabilným obdobím, ktoré vedci zaznamenali medzi rokmi 1998-2011 a rýchlou infláciou medzi rokmi 2011 a 2015. Nooner odhaduje, že ak bude súčasná rýchlosť - asi 19 palcov za rok - pokračovať, ďalšia erupcia by mohla nastať asi o 3 roky.
Údaje pod morom však výskumníkom nepovedali len to, kedy k erupcii dôjde, ale aj to, ako sa to stalo. "Pri pohľade na vzor deformácie na povrchu sme mohli povedať, že ide o magmu." vstrekli do tohto takmer vertikálneho potrubia pod sopkou, a to bolo to, čo napučalo,“ Nooner povedal. Tento kanál sa tiež stal cestou pre magmu počas samotnej erupcie, keď láva vybuchla na morské dno.
Porucha krúžku smerom von
Erupciu v Axial v roku 2015 sprevádzalo množstvo otrasov. V druhý Veda papier William Wilcock a kolegovia opisujú, čo sa naučili zo samotnej erupcie v roku 2015. Ich údaje pochádzajú z Cable Array, radu vedeckých nástrojov trvalo pripútaných k zdroju energie, ktorý im umožňuje bežať na neurčito a vykonávať dlhodobé pozorovania.
"Je veľmi ťažké nasadiť nástroje na autonómne zaznamenávanie erupcií, pretože je veľmi ťažké predpovedať, kedy k nim dôjde. Na to, aby ste ju mohli zachytiť, potrebujete sieť rádovo desať rokov,“ hovorí Wilcock. Predchádzajúce pokusy o nasadenie autonómnych nástrojov na monitorovanie erupcie neboli ideálne, pretože ich zdroje energie potrebujú osvieženie. A napriek úspechu Nooner, sopečné erupcie je notoricky ťažké predvídať. Pri predchádzajúcej misii zameranej na štúdium inej sopky bol výskum nakrátko zastavený, keď sa senzory skutočne stratili v láve.
Tu prichádza na scénu káblové pole. "Tento kábel nám v podstate dal možnosť mať nástroje na mieste možno niekoľko desaťročí a pozorovať viaceré sopečné cykly," hovorí Wilcock.
Pretože pole bolo zapnuté v roku 2014, Wilcock a kolegovia mohli vidieť koniec jedného z tieto erupčné cykly, pričom seizmometre na poli zaznamenávajú 2 000 zemetrasení denne ako erupciu priblížil. Teraz Wilcock a iní sledujú pole, aby videli, ako sa sopka správa počas odstávky.
Už videli zaujímavé výsledky. V tomto dokumente Wilcock a iní zistili, že počet zemetrasení sa dramaticky zvýšil počas nízkej hladiny príliv a odliv, keď sa tlak vody nad sopkou zmenšil a zlomy sa mohli voľnejšie pohybovať. Dokázali tiež nahliadnuť do sopky a pridať nejaké ďalšie údaje do dlhodobej diskusie o jej architektúre. Na mieste sopky je prstencová chyba, kruhová trhlina, ktorá prechádza okolo jej vnútra.
"Existuje určitá kontroverzia o tom, ako fungujú kruhové chyby," povedal Wilcock. Pomocou zemetrasení ako druhu sonaru na nahliadnutie do stredu zemetrasenia boli schopní určiť že počas erupcie v Axial Seamount bol aktívny kruhový zlom naklonený smerom von, takmer ako premávka kužeľ. "Keď sa sopka nafúkne, vytlačí jej boky smerom von, takmer ako vtlačenie korku do fľaše, potom, keď sopka vybuchne, ustúpi a celá sopka sa zrúti."
To je dôležité, pretože roky sa diskutovalo o tom, či pri erupcii boli aktívne kruhové chyby smerom dovnútra (napríklad zmrzlinový kornútok) alebo smerom von. Pri tejto sopke to aspoň vyzerá, že vonkajšie kruhové zlomy sú aktívnejšie.
Axial Seamount, akokoľvek komplikovaný, sa považuje za celkom jednoduchú sopku bez príliš veľa ďalších faktorov, ktoré by zmätili výskum. Magma v Axial musí prejsť len krátku vzdialenosť, aby sa dostala na povrch, zatiaľ čo magma na zemi musí prejsť cez oveľa viac kilometrov zemskej kôry, aby sa oslobodila. Vďaka tomu je Axial ideálnym miestom na začatie skúmania základnej vedy o tom, čo robí sopku kliešť, a výskumníkov sa tešia na použitie káblového poľa na zodpovedanie niektorých najzákladnejších otázok o najprchavejších horninách Zem.
"Ak sa pozriete pozorne na sopku, nevieme, ako podrobne fungujú," hovorí Nooner. „Nevieme, ako sa magma ukladá alebo ako sa veľmi dobre pohybuje pod sopkou, nevieme, čo poháňa celý systém, nevieme, čo riadi rýchlosť, ktorou magma prichádza z plášťa do magmatickej komory, v skutočnosti nepoznáme fyziku, ktorá stojí za tým, čo spúšťa erupcia.”
Je toho veľa, čo sa treba naučiť, ale našťastie sa zdá, že výskum sopky má vybuchnúť.
