Pod Yellowstone znajduje się znacznie więcej magmy, niż sądzono

Jak wiemy Yellowstone to nie tylko piękny i rozległy amerykański park narodowy. Pod tym terenem znajduje się również kaldera jednego z największych superwulkanów na Ziemi, którego erupcja miałaby katastrofalne skutki dla całego globu. W tym kontekście wiedza na temat dokładnej ilości zgromadzonej pod Yellowstone magmy ma kluczowe znaczenie.

Superwulkany są definiowane jako wulkany, które miały co najmniej jedną eksplozję o wielkości 8 w Indeksie Eksplozywności Wulkanicznej. To najwyższa pozycja we wskazanym indeksie i przypisywana jest największym erupcjom wulkanicznym w historii. Oznacza, że wybuch uwolnił ponad 1000 kilometrów sześciennych materiału piroklastycznego, a wysokość chmury pyłów wyrzuconych do atmosfery przekroczyła 25 kilometrów. Najwięcej takich eksplozji miał superwulkan Yellowstone. Uczeni znają pięć tego typu erupcji amerykańskiego superwulkanu, a ostatnia z nich miała miejsce ok. 640 tys. lat temu.

Okolice Yellowstone nie należą do spokojnych. Naukowcy nieustannie rejestrują tam trzęsienia ziemi. Nie są one silne, ale gdy aktywność w rejonie kaldery wulkanu wzrasta, mogą być ich nawet setki w ciągu tygodnia. Kolejne niepokojące informacje dotyczące superwulkanu napłynęły niedawno. Uczeni wykazali, że pod Yellowstone znajduje się nawet do dwóch razy więcej magmy, niż dotychczas sądzono. Czy to oznacza, że wulkan szykuje się do erupcji? Tego nie wiadomo. Przewidzenie erupcji jest niezwykle trudne. Jednak gdyby superwulkan wybuchł, skutki byłyby katastrofalne (więcej na ten temat w tekście: Co by się stało, gdyby wybuchł wulkan Yellowstone?). Ale naukowcy uspokajają i twierdzą, że nie ma powodu do obaw.

Opis i rezultaty badań ukazały się w dwóch artykułach na łamach pisma "Science" (DOI: 10.1126/science.ade0347, DOI:10.1126/science.ade8435).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Stwierdzenie, jaka ilość magmy została zgromadzona pod Yellowstone, jest istotne, ponieważ po części może to determinować na ile nieuchronna jest erupcja tego superwulkanu. Nawiasem mówiąc, dość często mówi się w jego kontekście o tym, że patrząc pod kątem cykliczności i częstotliwości, z jaką następują jego erupcje, wulkan ten jest nieco spóźniony.

W jaki jednak sposób można określić, ile dokładnie magmy się tam znajduje? Jedną z możliwych do zastosowania metod obrazowania jest tzw. tomografia sejsmiczna. Wykorzystuje się w tym celu wibracje podłoża, czyli fale sejsmiczne, aby stworzyć trójwymiarowy obraz tego, co dzieje się pod powierzchnią Ziemi. Przy pomocy tej metody Rossowi Maguire’owi (obecnie zatrudnionemu na University of Illinois Urbana-Champaign na stanowisku asystenta) udało się wykonać obrazowanie sieci komór magmowych uwidaczniających również lokalizację samej magmy.

Obrazy te nie były jednak dokładne. Potrzebna była jeszcze lepsza metoda. Maguire skonsultował swoje rezultaty z Min Chen, nieżyjącą już ekspertką od pewnego rodzaju obliczeniowej tomografii sejsmicznej, nazywanej "waveform tomography". Połączenie jej zdolności i uzyskanych przez niego obrazów przyniosło oczekiwane efekty.

Dzięki połączeniu sił uczonym udało się uzyskać lepsze modelowanie tego, w jaki sposób rozchodzą się fale sejsmiczne. Dzięki temu również udało się znacząco poprawić jakość wyników uzyskanych przez Maguire’a. Dowiedzieliśmy się w ten sposób znacznie więcej o zgromadzonej pod Yellowstone magmie. Istotne jest tutaj podsumowanie tej kwestii przez samego wspomnianego badacza, który stwierdził, że nie tyle udało się zobaczyć wzrost poziomu magmy, co raczej dostrzec wyraźniej to, co już się tam znajdowało.

W komorze magmowej znajduje się mieszanka stopionych skał oraz struktur krystalicznych. Im więcej jest stopionych skał, tym większe ryzyko erupcji. Wcześniejsze badania wskazywały na to, że magmy w komorze jest około 10 proc. Poprawione obrazowanie pozwoliło dojrzeć, że tak naprawdę magmy tej jest tam nawet dwukrotnie więcej – od 16 do 20 proc. Wcześniejsze szacunki mówiły o około 900 km sześciennych magmy w zbiorniku. Nowe wskazują na 1600 km sześciennych lub nawet więcej.

Ross Maguire jednak uspokaja, że bynajmniej nie oznacza to, że w najbliższej przyszłości może dojść do erupcji. Podkreśla przy tym, że przed tym z pewnością ostrzeże nas sieć instrumentów geofizycznych, które stale monitorują aktywność superwulkanu pod Yellowstone. Uczeni szacują, że erupcja może nastąpić, gdy stopionych skał w komorze będzie 35-50 proc.

Źródło: Michigan State University, fot. Unsplash/ Domena Publiczna