Nauji Įžvalgos apie Mechaniką Už Havajų Kilauea Lavos Fontanų

Vaizdas: Ars Technica · Šaltinis

JAV Geologinės Tyrimų Tarnybos studija apie neseną Kilauea išsiveržimus suteikia užuominų, kaip prognozuoti lavos fontanus, ir siūlo garų varomus procesus kaip pagrindinę fontano jėgos priežastį, o ne anglies dioksido putą.

Havajų Kilauea ugnikalnio įspūdingi lavos fontanai jau seniai žavi vulkanologus, tačiau jėgos, varančios šiuos lydytos medžiagos strūklas, siekiančius šimtus metrų aukščio, lieka iš dalies paslaptis. Neseniai įvykę išsiveržimai suteikė precedento neturintį galimybę ištirti ir geriau suprasti šiuos dramatiškus ugnikalnių reiškinius.

Kilauea, jauniausias ir aktyviausias Havajų ugnikalnis, paprastai demonstruoja lėtai tekantį lavos srautą. Tačiau nuo 1823 m. jis patyrė tik tris lavos fontanų epizodus. Po didelio 2018 m. išsiveržimo, kuris iš dalies ištuštino požeminį magmos rezervuarą, JAV Geologinės Tyrimų Tarnybos (USGS) mokslininkai intensyviai stebėjo vietovę naudodami 35 stočių tinklą, aprūpintą seismikos, infra garso, geodezijos, dujų jutiklių, terminių ir vaizdinių kamerų priemonėmis.

Nuo 2019 m. magmos rezervuaras po Kilauea pradėjo lėtai užsipildyti, o vėliau, 2023 m., užpildymas sparčiai pagreitėjo, sukeldamas viršukalnės išsipūtimą didėjančiu tempu: pradžioje 22 centimetrus per metus, paskui – 57 centimetrus. 2024 m. įvyko serija žemės drebėjimų, kai atsivėrė 900 metrų plyšys, per 13 valandų paleidęs lavos fontanus, siekiančius iki 160 metrų aukščio. Netrukus po to įvyko antrasis išsiveržimas. Kitą mėnesį USGS užfiksavo dar 52 fontanatų išsiveržimus, iš kurių kai kurie išmetė lavą net virš 400 metrų aukščio.

Svarbiausi šios veiklos atradimai apėmė galimybę prognozuoti išsiveržimų laiką stebint Kilauea viršukalnės nuolydį. Kiekvienas išsiveržimas sukėlė greitą viršukalnės nusileidimą, po kurio vyko palaipsnis magmos rezervuaro užsipildymas. Nuoseklūs išsiveržimai įvyko, kai viršukalnės nuolydžio matavimai pasiekė panašius slenksčius, leidžiantys gerinti išsiveržimų įspėjimus nepaisant aiškių seisminių požymių trūkumo iš karto prieš fontanų aktyvumą.

Dėl mechanizmų, varančių šiuos lavos fontanus, egzistuoja dvi pagrindinės hipotezės. Viena priskiria fontanus garams, susidariusiems, kai vanduo magmos rezervuare pasiekia sekliau esančias vietas ir staigiai pereina į garus, suskaidydamas magmą ir išmetantis ją aukštyn. Kita hipotezė teigia, kad anglies dioksidas, susidarantis putoje virš magmos kameros, staiga išlaisvina dujas, varančias fontanus.

Neseniai įvykusių išsiveržimų duomenys rodo žemus anglies dioksido lygius per visą išsiveržimų ciklą, silpnindami putos teorijos palaikymą. Sieros dioksido lygiai kilo išsiveržimų metu, bet išliko aukšti nuolat, rodančiai nenutrūkstamą dujų nutekėjimą iš magmos, tačiau su padidėjusia veikla fontanų metu. Šie įrodymai palaiko garų varomos išsiveržimo modelį, nors lieka neaišku, kodėl nuoseklūs procesai staiga virto fontanais.

Cheminė magmos mėginių analizė atskleidė kintančius magnio oksido lygius, atspindinčius temperatūros pokyčius, atitinkančius magmos išsekimo ir papildymo ciklus. Kiti oksidai ilgainiui padidėjo, kas rodo naujos magmos atvykimą su skirtinga chemine sudėtimi.

Nepaisant plataus instrumentų panaudojimo, išlieka iššūkiai, ypač dujų mėginių ėmimas, kurį trukdė infraraudonųjų spindulių trukdžiai lavos fontanų metu ir saugumo rizika dėl aukštų srovių. Viena kamera buvo prarasta fiksuojant artimus lydytos uolienos kritimus iš dangaus.

Kilauea toliau tarnauja kaip galinga natūrali laboratorija, aiškinanti ugnikalnių išsiveržimų dinamiką. Nors pastarieji tyrimai žymi reikšmingą pažangą lavos fontanų supratime ir prognozėse, dar daug ką reikia sužinoti, kad visiškai atskleistume šių ugninių pasirodymų paslaptis.

(Mokslinis šaltinis: JAV Geologinės Tyrimų Tarnybos tyrimas, paskelbtas žurnale Science, 2026 m. spalio mėn., DOI: 10.1126/science.aef2931)