Vulcanii din Hawaii alimentați de o rețea de magmă „uimitoare”.

cometariu

Când structurile curbate au apărut pentru prima dată pe ecranul computerului, lui John Wilding a căzut falca. „Sărim prin birou”, a spus studentul absolvent de geofizică al Institutului de Tehnologie din California. „Am crezut că este o parte a Pământului care, chiar acum, sunt singura persoană de pe planetă care știa că aceste lucruri sunt acolo.”

Oamenii de știință bănuiseră că undeva sub Hawaii un secret era îngropat în piatră – ceva care joacă un rol major în influențarea celebrul vulcanism al lanțului de insule. Acum, cu ajutorul a aproape 200.000 de cutremure și a unui program de învățare automată, Wilding și colegii săi l-au găsit în sfârșit.

Într-un studiu publicat joi în jurnal Ştiinţă, echipa a dezvăluit o colecție ascunsă anterior de cache-uri de magmă care ar putea acționa ca inimile bătătoare ale vulcanilor de deasupra. Descoperirea oferă o posibilă soluție la un mister de lungă durată: cum se deplasează magma din mantaua adâncă spre suprafața hawaiană? Această lucrare oferă oamenilor de știință o nouă fereastră valoroasă asupra comportamentului unora dintre cei mai capricioși și periculoși vulcani ai planetei.

Vulcanul Mauna Loa din Hawaii a erupt pentru prima dată în 38 de ani

Rezervoarele de magmă puțin adânci care alimentează erupțiile din Hawaii sunt cunoscute de ceva timp. Acest lucru se datorează parțial undelor seismice, care sunt monitorizate îndeaproape în Hawaii de o rețea de senzori în continuă expansiune. Undele acționează ca un ultrasunete pentru Pământ; schimbările de viteză și traiectorie în timpul călătoriilor lor subterane le spun oamenilor de știință tipurile de materie pe care le-au traversat, oferind indicii despre temperatura, densitatea și compoziția acesteia.

Dar pentru a înțelege cu adevărat ce anume determină aceste puteri vulcanice, oamenii de știință trebuie să știe ce se întâmplă la interfața mantalei vâscoase și a crustei solide. Asta dezvăluie în cele din urmă noul studiu în detaliu neașteptat.

Caracteristica gigantică descrisă în articol este formată din mai multe camere alungite numite praguri. Când erupțiile drenează magma din rezervoarele puțin adânci de deasupra, aceste praguri adânci par să reacționeze. O cacofonie de cutremure semnalează când camerele individuale încep să se umple cu rocă topită în momente diferite, la fel ca „sângele care curge printr-o inimă”, a spus Wilding.

„Ne uitam la asta și a fost pur și simplu uluitor, chiar a fost”, a spus Zachary Ross, geofizician la Caltech. „De atunci, nu pot să-mi scot poza din cap”.

READ  Sunt manualele de știință greșite? Fosile vechi de 525 de milioane de ani provoacă o explicație comună a evoluției creierului

Ken Rubinun vulcanolog de la Universitatea din Hawaii care nu este implicat în studiu a spus: „Este un studiu foarte elegant și un rezultat extrem de intrigant”.

Ca o mare parte a planetei, Hawaii nu ar exista fără vulcanism. Din timpuri imemoriale, o sursă adânc înrădăcinată de rocă supraîncălzită, cunoscută sub numele de pana de manta, a pârjolit partea inferioară a plăcii tectonice din Pacific. Pe măsură ce placa a continuat să plutească, o succesiune de vulcani epici s-au ridicat deasupra valurilor, creând lanțul de insule din Hawaii.

Astăzi, gama găzduiește o mică familie de vulcani activi, inclusiv Mercurial Mauna Loa și hiperactivul Kilauea pe Insula Mare, ambele a încetat să poată simultan luna aceasta.

Un zgomot seismic persistent dintr-o zonă la sud-vest de Kilauea și la 20 de mile sub pământ sugerase anterior o colectarea defectelor poate exista acolo, creând căi pentru ca magma să se deplaseze de la adâncimile Hadeene la rezervoarele de lângă suprafață. Și începând cu anii 1980, anumite tipuri de cutremure care amintesc de fluidele rătăcitoare au sugerat că magma se agita în regiune. Dar până de curând, adevărata natură a acestui labirint subteran se baza mai mult pe speculații decât pe adevărul științific.

„A fost această cutie misterioasă din haină”, a spus Wilding. „Avem foarte puțină idee despre ce se întâmplă”.

Ceea ce aveau nevoie oamenii de știință era o creștere susținută a cutremurelor exacte din acea regiune, suficient pentru a ilumina puternic acea zonă întunecată. Lucrurile păreau promițătoare în 2015, când zgomotul regiunii s-a amplificat puțin.

Dar norocul echipei a venit în 2018 când, după ce Kilauea a erupt mai mult sau mai puțin continuu timp de 35 de ani, un secvență de explozie în stil mare finală a început de la vulcan. Evenimentul a produs 320.000 de bazine de lavă de dimensiuni olimpice în doar trei luni – iar exanguinarea rapidă a rezervorului de magmă puțin adânc al vulcanului a făcut ca vârful acestuia să se prăbușească dramatic.

Într-o intriga palpitantă, geologii au înregistrat o creștere șocantă a activității seismice profunde în 2019, mult sub orașul Pāhala, care se află la aproximativ 25 de mile sud-vest de Kilauea. Cu siguranță, au gândit oamenii de știință, aceasta nu poate fi o coincidență.

În timp ce furtuna de cutremur Pāhala a fost o șansă de a dezgropa comoara magmatică îngropată a insulei, oamenii de știință singuri nu ar fi capabili să identifice multe dintre cutremurele individuale din această cacofonie, în special cele mai mari, cele mai comune mici, care ar putea fi înăbușite de bubuituri mai mari.

READ  Premiul recunoaște succesul lui Ebner în furnizarea de programe globale de mare impact – Știri și povești

Nevrând să rateze nicio bătaie a tobei geologice, echipa Caltech a transmis întreaga înregistrare a furtunii seismice unui program de învățare automată – o tehnică pe care Ross și colegii săi au folosit-o anterior. identifica milioane de cutremure ascunse în California. Programul a aflat rapid ce a fost un cutremur real și ce a fost zgomotul străin, apoi a identificat și caracterizat mii de tremurături care ar fi fost ratate de programele convenționale de detectare a semnalelor seismice și de analiștii lor umani.

Din noiembrie 2018 până în aprilie 2022, sistemul a înregistrat aproximativ 192.000 de cutremure sub Pāhala. Trasând aceste puncte luminoase pe o hartă, echipa a fost uluită să descopere o colecție de structuri magmatice pulsatoare – inima vulcanică care bate din sudul Hawaii.

Unele dintre cutremure au venit dintr-o regiune de 28 până la 32 mile adâncime: aceste cutremure de lungă durată sunt în general atribuite vibrații produs de mișcarea fluidelor, inclusiv magma. Cea mai mare parte a seismicității a venit dintr-o zonă de 22 până la 27 mile adâncime. Aceste cutremure vulcano-tectonice – cele produse atunci când o falie se mișcă și rocile se sparg într-o regiune vulcanică – au delimitat un număr de structuri asemănătoare foilor aproape orizontale, unele dintre ele lungi de patru mile și lățime de trei mile.

La momente diferite, oamenii de știință au detectat creșteri ale activității seismice în foi separate. Echipa a presupus că aceste pete erau praguri, buzunare de magmă ale căror proprii mormăituri urmau roci topite care se ridicau din regiunea inferioară plină de fluid, din apropierea vârfului penei mantalei.

În căutarea unei conexiuni mai profunde

Această nouă hartă 3D a unui segment cheie al sistemului circulator hawaian „este extraordinară”, spune Jackie Caplan-Auerbach, un seismolog vulcan la Universitatea Western Washington care nu a fost implicat în noul studiu. Este „foarte grozav”, a spus ea, că oamenii de știință nu numai că pot vedea această inimă ascunsă anterior, ci și pot simți convulsiile ventriculilor din interior.

Complexul Pāhala Sill, așa cum este cunoscută tehnic inima, pare să aibă mai multe artere care se ramifică din el. O cale majoră, marcată de cutremure, pare să ducă direct într-unul dintre rezervoarele de magmă de mică adâncime din Kilauea. Așadar, poate să nu fie o coincidență faptul că complexul pragului a început să tună neîncetat în 2019. În timpul erupției din 2018, Kilauea a fost drenată de o parte semnificativă din aprovizionarea sa superficială de magmă, provocând o scădere a presiunii. Ca răspuns, magma a fost atrasă în praguri pentru a egaliza presiunea. Evenimente similare s-au petrecut în timpul Kilauea erupție mai scurtă din 2020.

READ  Genomul uman se suprapune în principal cu neanderthalienii, alți strămoși umani

Lucrările ulterioare ar putea ajuta la rezolvarea problemei controversate dacă Kilauea și Mauna Loa, care sunt vecini relativ apropiați la suprafață, sunt cumva conectat la adâncimi mari. Până în prezent, există puține dovezi concrete pentru această ipoteză, iar experții sunt în general de acord că cei doi vulcani sunt în mare măsură independent unul din celălalt.

Noul studiu nu răstoarnă încă acest consens. Prezintă o altă arteră majoră a complexului pragului, marcată din nou de cutremure de spargere de roci, care se întinde spre Mauna Loa. Dar acesta se oprește scurt la o falie orizontală mare și nu pare să ajungă la unul dintre rezervoarele de magmă puțin adânci ale Mauna Loa.

De asemenea, nu este sigur că magma se mișcă pe una sau alta dintre aceste căi. Acest lucru s-ar schimba dacă lucrările viitoare ar detecta cutremure de lungă durată provenind de la acestea – de tipul care semnifică prezența fluidelor, probabil magma.

„Rezultatele sunt uluitoare”, a spus Diana Roman, un geofizician la Instituția Carnegie pentru Știință din DC, care nu a fost implicat în studiu. Dar „încă nu este clar dacă magma introdusă la Pāhala alimentează direct erupțiile Mauna Loa și Kilauea”.

Roman a studiat și cutremurele Pāhala. Coautorul ei 2021 hârtie au ajuns la concluzia că au fost rezultatul intruziunii de magmă profundă, provocând tulburări simultane la Mauna Loa și Kilauea prin comprimarea celor două sisteme sanitare subiacente. Noul studiu susține această noțiune de conexiune indirectă. Dar chiar și cu această rețea magmatică mapată, o legătură mai explicită este prea devreme pentru a fi apelată.

Cu toate acestea, o mare parte din lumea interlopă din Hawaii rămâne neexplorată și alte artere magmatice ar putea fi încă localizate, a spus Ross.

„Ce altceva este acolo care nu s-a aprins?” el a spus. Ori de câte ori subsolul infernal din Hawaii se zguduie din nou cu furie, echipa de la Caltech va fi gata să-l aducă în lumina reflectoarelor, în speranța să dezvăluie ce rămâne ascuns pentru moment.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *