Pena puternică de la erupția Tonga atinge al treilea strat al atmosferei Pământului

Înscrieți-vă pentru buletinul informativ științific Wonder Theory al CNN. Explorați universul cu știri despre descoperiri fascinante, progrese științifice și multe altele.

CNN
—

Când vulcanul Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a erupt sub apă în ianuarie, a creat un val de cenușă și apă care a trecut prin al treilea strat al atmosferei Pământului.

A fost cel mai înalt penar vulcanic și a ajuns în mezosferă, unde meteorii și meteoriții de obicei se separă și ard în atmosfera noastră.

Mezosfera, la aproximativ 31 până la 50 de mile (50 până la 80 de kilometri) deasupra suprafeței Pământului, se află deasupra troposfera si stratosfera și sub alte două straturi. (Stratosfera și mezosfera sunt straturi atmosferice uscate.)

Pena vulcanică a atins o altitudine de 35,4 mile (57 de kilometri) la cea mai înaltă. A depășit deținătorii anterioare de recorduri, cum ar fi erupția Muntelui Pinatubo din 1991 din Filipine, cu 24,8 mile (40 de kilometri) și erupția El Chichón din 1982 din Mexic, care a atins 19,2 mile (31 de kilometri).

Cercetătorii au folosit imagini capturate de sateliții care trec peste locul erupției pentru a confirma înălțimea penei. Erupția a avut loc pe 15 ianuarie în sudul Oceanului Pacific, lângă arhipelagul Tonga, o zonă acoperită de trei sateliți meteorologici geostaționari.

Un studiu care detaliază rezultatele, publicat joi în jurnal Ştiinţă.

Pena falnică trimisă în straturile superioare ale atmosferei conținea suficientă apă pentru a umple 58.000 de piscine olimpiceconform detectărilor anterioare de la un satelit NASA.

Înțelegerea înălțimii penei poate ajuta cercetătorii să studieze impactul pe care l-ar putea avea erupția asupra climei globale.

Determinarea înălțimii penei a reprezentat o provocare pentru cercetători. În mod obișnuit, oamenii de știință pot măsura altitudinea unui penaj studiind temperatura acestuia – cu cât este mai rece un penaj, cu atât este mai mare, a spus co-autorul principal al studiului, Dr. Simon Proud, de la RAL Space și cercetător la Centrul Național de Observare a Pământului și la Universitatea. din Oxford.

Dar această metodă nu a putut fi aplicată evenimentului Tonga din cauza naturii violente a erupției sale.

„Erupția a trecut prin stratul de atmosferă în care trăim, troposferă, în straturile superioare, unde atmosfera se încălzește pe măsură ce urcăm”, a spus Proud prin e-mail.

„A trebuit să găsim o altă abordare, folosind diferitele vederi oferite de sateliții meteorologici de ambele părți ale Pacificului și câteva tehnici de potrivire a modelelor pentru a determina altitudinea. ani, pentru că nici acum zece ani nu aveam tehnologia satelitului în spațiu de făcut. acea.

Echipa de cercetare s-a bazat pe „efectul de paralaxă” pentru a determina înălțimea penei, comparând diferența de aspect al penei din mai multe unghiuri capturate de sateliții meteorologici. Sateliții au luat imagini la fiecare 10 minute, documentând schimbările dramatice ale penajului pe măsură ce a ieșit din ocean. Imaginile au reflectat diferențe de poziție a penelor de la diferite linii de vedere.

Erupția „a trecut de la nimic la un turn de cenuşă și nor înalt de 57 de kilometri în 30 de minute”, a spus Proud. Membrii echipei au observat, de asemenea, schimbări rapide în vârful penei eruptive care i-au surprins.

„După explozia mare inițială, aflată la 57 de kilometri distanță, cupola centrală a penei s-a prăbușit în interior, înainte ca un alt penar să apară la scurt timp după aceea”, a spus Proud. „Nu mă așteptam să se întâmple așa ceva”.

Se preconizează că cantitatea de apă pe care vulcanul a eliberat-o în atmosferă va încălzi temporar planeta.

„Această tehnică nu ne permite doar să determinăm înălțimea maximă a penei, ci și diferitele niveluri din atmosferă în care a fost eliberat materialul vulcanic”, a spus coautorul studiului, dr. Andrew Prata, cercetător postdoctoral asistent la subdepartamentul de cercetare. Laboratorul Clarendon. Fizica atmosferică, oceanică și planetară la Universitatea din Oxford, prin e-mail.

Cunoașterea compoziției și înălțimii penei poate dezvălui cât de multă gheață a fost trimisă în stratosferă și unde au fost eliberate particulele de cenușă.

Înălțimea este, de asemenea, esențială pentru siguranța aviației, deoarece cenușa vulcanică poate cauza defecțiunea motorului cu reacție, astfel încât evitarea penelor de cenușă este esențială.

Înălțimea penei este un alt detaliu care reiese din ceea ce a devenit una dintre cele mai puternice erupții vulcanice înregistrate. Când vulcanul subacvatic a erupt la 65 de kilometri nord de capitala Tonga, a declanșat un tsunami și valuri de șoc care s-au răspândit în întreaga lume.

Cercetările sunt în desfășurare pentru a afla de ce erupția a fost atât de puternică, dar asta se poate datora faptului că s-a întâmplat sub apă.

Căldura de la erupție a vaporizat apa și „a creat o explozie de abur mult mai puternică decât ar fi în mod normal o erupție vulcanică”, a spus Proud.

„Exemple precum erupția Hunga Tonga-Hunga Ha’apai demonstrează că interacțiunile magma-apa de mare joacă un rol important în producerea de erupții extrem de explozive care pot injecta materiale vulcanice la altitudini extreme”, a adăugat Prata.

În continuare, cercetătorii vor să înțeleagă de ce penul a fost atât de înalt, precum și compoziția sa și impactul său continuu asupra climei globale.

„De multe ori când oamenii se gândesc la penele vulcanice, se gândesc la cenușa vulcanică”, a spus Prata. „Cu toate acestea, lucrările preliminare asupra acestui caz dezvăluie că a existat o proporție semnificativă de gheață în penaj. Știm, de asemenea, că a existat o cantitate destul de modestă de aerosoli de dioxid de sulf și sulfati formați la scurt timp după erupție.

Proud vrea să folosească tehnica de altitudine multi-satelit în acest studiu pentru a crea avertismente automate pentru furtuni severe și erupții vulcanice.