Naukowcy odkryli unikalny sygnał sejsmiczny tuż przed erupcją wulkanu Hunga Tonga-Hunga Ha’apai w styczniu 2022 r., potencjalnie zapewniający wczesne ostrzeżenia o erupcjach oceanicznych.
Analizując falę Rayleigha wykrytą w odległości 750 kilometrów, naukowcy sugerują, że pęknięcie skorupy ziemskiej umożliwiło zmieszanie się wody morskiej z magmą, co spowodowało erupcję.
Wczesne ostrzeżenie przed falami sejsmicznymi
Zaledwie piętnaście minut przed masową erupcją wulkanu Hunga Tonga-Hunga Ha’apai w styczniu 2022 r. dwie odległe stacje monitorujące zarejestrowały falę sejsmiczną. Naukowcy uważają obecnie, że te wczesne sygnały mogą pomóc przewidzieć podobne erupcje w innych odległych wulkanach oceanicznych.
Według naukowców ta fala sejsmiczna prawdopodobnie powstała w wyniku pęknięcia w słabym obszarze skorupy oceanicznej pod ścianą kaldery wulkanu. To pęknięcie umożliwiło zmieszanie się wody morskiej i magmy w przestrzeni nad podpowierzchniową komorą magmową wulkanu, wywołując potężną reakcję wybuchową, która zapoczątkowała erupcję.
Badanie opublikowane w Listy z badań geofizycznychoferuje nowy wgląd w sygnały ostrzegawcze erupcji wulkanów. Czasopismo, ogólnodostępna publikacja Amerykańskiej Unii Geofizycznej, koncentruje się na raportach o dużym wpływie, mających bezpośrednie znaczenie dla nauk o Ziemi i kosmosie.
Potencjał łagodzenia skutków katastrof
Wyniki opierają się na wcześniejszych pracach badaczy monitorujących odległe wulkany. W tym przypadku falę Rayleigha, rodzaj fali sejsmicznej przemieszczającej się po powierzchni Ziemi, wykryto 750 kilometrów od wulkanu.
„Wczesne ostrzeżenia są bardzo ważne dla łagodzenia skutków katastrof” – stwierdziła Mie Ichihara, wulkanolog z Uniwersytetu Tokijskiego i jedna ze współautorek badania. „Wulkany na wyspach mogą generować tsunami, które stanowią poważne zagrożenie”.
Cichy prekursor gwałtownej erupcji
Hunga Tonga-Hunga Ha’apai to wulkan oceaniczny w zachodnim Pacyfiku w Królestwie Tonga. Góra podwodna powstała w wyniku subdukcji Płyty Pacyfiku pod Płytę Australijską – w procesie, który generuje magmę i prowadzi do erupcji.
15 stycznia 2022 r. wulkan wybuchł z rekordową energią, wyrzucając parę wodną do stratosfery 58 000 basenów olimpijskich, wywołując niespotykaną dotąd burzę z piorunami i generując tsunami. Ta potężna erupcja została poprzedzona mniejszą erupcją 14 stycznia, a wcześniej miesiącem aktywności erupcyjnej.
Naukowcy wciąż debatują nad dokładnym czasem rozpoczęcia erupcji, chociaż większość zgadza się, że erupcja rozpoczęła się wkrótce po godzinie 4:00 uniwersalnego czasu koordynowanego (UTC). Nowe badanie donosi, że a Fala Rayleigha zaczęło się około 3:45 UTC.
Wykrywanie fal Rayleigha
Naukowcy wykorzystali dane sejsmiczne do analizy fali Rayleigha, która została wykryta przez instrumenty, ale nie była odczuwalna przez ludzi, na stacjach sejsmicznych na wyspach Fidżi i Futuna. Chociaż fale Rayleigha są częstą cechą erupcji wulkanów i trzęsień ziemi, naukowcy uważają, że fala ta oznaczała wydarzenie poprzedzające i możliwą przyczynę masowej erupcji.
„Wiele erupcji poprzedza aktywność sejsmiczna” – powiedział Takuro Horiuchi, absolwent wulkanologii na Uniwersytecie Tokijskim i główny autor badania. „Jednak takie sygnały sejsmiczne są subtelne i można je wykryć jedynie w promieniu kilku kilometrów od wulkanu”.
Dla kontrastu, ten sygnał sejsmiczny przebył dużą odległość, wskazując na ogromne zdarzenie sejsmiczne. „Uważamy, że w czasach prekursora rozpoczęły się niezwykle duże ruchy” – powiedział Horiuchi.
Tajemnice Góry Podmorskiej
Naukowcy mogą nigdy nie dowiedzieć się dokładnie, co spowodowało gigantyczne „tworzące kalderę”Erupcja, ale Ichihara uważa, że proces ten nie był natychmiastowy. Zamiast tego uważa, że to poprzedzające wydarzenie było początkiem podziemnego procesu, który ostatecznie doprowadził do erupcji.
Ustalenie pochodzenia tych rzadkich, kolosalnych erupcji może być jednak trudne.
„Zaobserwowano bardzo niewiele erupcji prowadzących do powstania kaldery, a jeszcze mniej jest obserwowanych erupcji prowadzących do powstania kaldery w oceanie” – powiedział Ichihara. „To daje jeden scenariusz procesów prowadzących do powstania kaldery, ale nie powiedziałbym, że jest to jedyny scenariusz”.
Niezależnie od tego wykrycie wczesnych sygnałów erupcji może dać krajom wyspiarskim i obszarom przybrzeżnym cenniejszy czas na przygotowanie się na nieuchronne tsunami. — nawet jeśli sygnału nie można wyczuć na powierzchni.
„W momencie erupcji nie pomyśleliśmy o wykorzystaniu tego rodzaju analiz w czasie rzeczywistym” – powiedział Ichihara. „Ale może następnym razem, gdy pod wodą nastąpi znacząca erupcja, lokalne obserwatoria będą w stanie rozpoznać ją na podstawie swoich danych”.
Odniesienie: „Prekursor sejsmiczny 15 minut przed gigantyczną erupcją wulkanu Hunga Tonga-Hunga Ha’apai w dniu 15 stycznia 2022 r.”, Takuro Horiuchi, Mie Ichihara, Kiwamu Nishida i Takayuki Kaneko, 4 listopada 2024 r., Listy z badań geofizycznych.
DOI: 10.1029/2024GL111144
