W lutym 1942 roku meksykański farmer Dionisio Pulido
usłyszał huk podobny do grzmotu dochodzący z jego pola kukurydzy.
Dźwięk nie pochodził jednak z nieba.
Jego źródłem było duże, dymiące pęknięcie, z którego wydobywały się gaz i skały.
Szczelina wkrótce stała się znana jako wulkan Paricutin
i przez kolejne 9 lat lawa i popiół pokryły powierzchnię ponad 200km2.
Skąd wziął się ten nowy wulkan
i co spowodowało jego niespodziewaną erupcję?
Historia każdego wulkanu zaczyna się od magmy.
Często masa stopionych skał tworzy się w miejscach, gdzie wody oceanu
torują sobie drogę pod skorupą ziemską i obniżają jej temperaturę topnienia.
Zwykle magma zostaje pod powierzchnią Ziemi
dzięki utrzymywaniu równowagi trzech czynników geologicznych.
Pierwszym z nich jest ciśnienie litostatyczne.
To nacisk skorupy ziemskiej na znajdującą się pod nią magmę.
Magma opiera się temu naciskowi, wywierając ciśnienie magmastatyczne.
Walka między tym siłami powoduje poddawanie próbie trzeciego czynnika,
wytrzymałości skorupy ziemskiej.
Z reguły skorupa jest na tyle wytrzymała,
że utrzymuje magmę pod powierzchnią.
Kiedy jednak równowaga zostaje zaburzona, konsekwencje mogą być bardzo gwałtowne.
Jedną z najczęstszych przyczyn erupcji wulkanów
jest wzrost ciśnienia magmastatycznego.
Magma składa się z dużej liczby pierwiastków i związków chemicznych,
z których wiele ulega rozpuszczeniu w masie stopionych skał.
Związki takie jak woda czy siarka po osiągnięciu dość wysokiego ciśnienia
nie ulegają rozpuszczeniu, tylko formują wysokociśnieniowe bąbelki z gazem.
Kiedy bąbelki dotrą do powierzchni,
mogą wybuchać z siłą wystrzału.
A kiedy miliony takich bąbelków eksplodują jednocześnie,
uwolniona energia wysyła do stratosfery smugi popiołu.
Przed pęknięciem zachowują się jak cząsteczki dwutlenku węgla
we wstrząśniętej wodzie sodowej.
Ich obecność obniża gęstość magmy i zwiększa nacisk na skorupę od wewnątrz.
Wielu geologów uważa, że właśnie taki proces miał miejsce
w przypadku wulkanu Paricutin w Meksyku.
Istnieją dwie znane naturalne przyczyny tworzenia się tych dynamicznych bąbelków.
Czasami nowo utworzona magma
sprowadza dodatkowe związki gazów z głębszych warstw Ziemi.
Ale bąbelki mogą też powstawać, kiedy magma zaczyna stygnąć.
W stanie ciekłym magma stanowi miks rozpuszczonych gazów i płynnych minerałów.
Wraz z twardnieniem stopionej skały część minerałów się krystalizuje.
Ten proces nie obejmuje wielu rozpuszczonych gazów,
powodując wyższą koncentrację związków,
które formują wybuchowe bąbelki.
Nie wszystkie erupcje są wynikiem narastającego ciśnienia magmastatycznego.
Zdarza się, że ciężar skały zalegającej powyżej staje się niebezpiecznie niski.
Osuwiska mogą zbierać ogromne ilości skały z wierzchu komory magmowej,
obniżając ciśnienie litostatyczne i wywołując natychmiastową erupcję.
Ten proces znany jako "wyładowanie" jest odpowiedzialny za liczne wybuchy,
w tym za niespodziewaną eksplozję wulkanu Mount St. Helens w 1980 roku.
Ale wyładowanie może być też efektem długotrwałego procesu,
spowodowanego erozją czy topniejącymi lodowcami.
Wielu geologów obawia się, że topniejące w wyniku zmian klimatycznych lodowce,
mogą zwiększyć aktywność wulkaniczną.
Co więcej, erupcje mogą wystąpić nawet wtedy, gdy warstwa skał
nie jest już tak mocna, żeby powstrzymać zalegającą pod powierzchnią magmę.
Kwaśne gazy i ciepło uciekające z magmy
mogą powodować korozję skał poprzez zmiany hydrotermalne,
stopniowo przeobrażające twardy kamień w miękką glinę.
Warstwę skalną może również osłabiać aktywność tektoniczna.
Trzęsienia ziemi mogą tworzyć pęknięcia torujące magmie drogę na powierzchnię
i rozciągające skorupę ziemską w miarę rozsuwania się
płyt kontynentalnych.
Niestety wiedza o przyczynach erupcji nie oznacza, że łatwo je przewidzieć.
Chociaż naukowcy mogą w przybliżeniu oszacować siłę i ciężar skorupy ziemskiej,
głębokość i ciepło komór magmowych znacznie utrudniają zmierzenie
zmian zachodzących w ciśnieniu magmastatycznym.
Wulkanolodzy wciąż testują nowe technologie,
które pozwoliłyby zgłębić ten skalisty obszar.
Rozwój termowizji umożliwił naukowcom wykrywanie podziemnych miejsc aktywności.
Spektrometry potrafią analizować gazy wydobywające się z magmy.
Lasery mogą z dużą precyzją śledzić wpływ podnoszącej się magmy na kształt wulkanu.
Oby te urządzenia pomogły nam lepiej zrozumieć nieodgadnione kratery
i ich nieprzewidywalne wybuchy.