لماذا تثور البراكين بعنف بعد عقود من الخمول؟

تمكن العلماء أخيرا من فهم ما هو المسؤول عن الانفجارات العنيفة للبراكين الخاملة لفترة طويلة.

وكشف علماء البراكين في جامعة بريستول عن الدور الذي يلعبه ما يسمى بـ”النانوليت” البلورية (nanolites)، وهي صغيرة جدا لدرجة أنها في الواقع أصغر بـ 10 آلاف مرة من عرض شعرة الإنسان، في الانفجارات المروعة.

وتم تحديد هذه النانوليت الآن على أنها المكون السري وراء الانفجارات العنيفة للبراكين الهادئة والقابلة للتنبؤ.

وعلى الرغم من صغر حجمها، إلا أنها تلعب دورا رئيسيا في لزوجة اندلاع الصهارة، ما أدى إلى ثورات بركانية غير مفسرة حتى الآن.

ويعتقد الدكتور دانيلو دي جينوفا من جامعة بريستول والمؤلف الرئيسي للدراسة الرائدة أن هذا العمل له آثار عميقة على دراسة بعض البراكين الأكثر شهرة على كوكب الأرض.

وقال: “هذا الاكتشاف يقدم تفسيرا بليغا للانفجارات العنيفة في البراكين التي يتم التنبؤ بها جيدا بشكل عام ولكنها تقدم لنا أحيانا مفاجأة قاتلة، مثل ثوران جبل إتنا 122BC. البراكين ذات التراكيب المنخفضة من صهارة السيليكا لها لزوجة منخفضة للغاية، ما يسمح عادة للغاز بالهروب برفق”.

وتابع دي جينوفا: “ومع ذلك، فقد أظهرنا أن مادة النانو يمكن أن تزيد من اللزوجة لفترة محدودة، ما قد يحبس الغاز في السائل اللزج، ويؤدي إلى تحول مفاجئ في السلوك كان من الصعب تفسيره في السابق”.

وكشف الدكتور ريتشارد بروكر، من قسم علوم الأرض في بريستول، كيف توصلوا إلى استنتاجهم المفاجئ في بيان، قائلا: “لقد أظهرنا التأثير المدهش للنانوليت على لزوجة الصهارة، وبالتالي الانفجارات البركانية، باستخدام أحدث تقنيات التصوير النانوي ومطياف رامان للبحث عن أدلة على هذه الجسيمات غير المرئية تقريبا في الرماد التي اندلعت أثناء الانفجارات العنيفة للغاية”.

وتابع: “كانت المرحلة التالية هي إعادة صهر هذه الصخور في المختبر وإعادة إنشاء معدل التبريد الصحيح لإنتاج نانوليت في الصهارة المنصهرة. وباستخدام تشتت إشعاع مصدر السنكروترون شديد السطوع (10 مليارات مرة أكثر سطوعا من الشمس) تمكنا من توثيق نمو النانوليت”.

وأضاف: “أنتجنا بعد ذلك رغوة بازلتية حاملة للنانوليت في ظل ظروف معملية، كما أوضحنا كيف يمكن إنتاج هذه النانوليت من خلال التبريد المنخفض حيث يتم تفريغ المواد المتطايرة من الصهارة، ما يؤدي إلى خفض السائل”.

وتعتقد البروفيسورة هايدي مادير، التي شاركت في الدراسة، أن أبحاث البراكين قد تكون واحدة من أهم الأبحاث في العقود الأخيرة.

وقالت: “من خلال إجراء تجارب جديدة على المواد الاصطناعية التناظرية، بمعدلات قص منخفضة بالنسبة للأنظمة البركانية، تمكنا من إثبات إمكانية اللزوجة الشديدة للصهارة الحاملة للنانوليت، ما وسع فهمنا للسلوك غير العادي للسوائل النانوية، التي ظلت غامضة منذ صياغة المصطلح قبل 25 عاما”.

ويقترح العلماء أن الخطوة التالية هي نمذجة هذا السلوك البركاني الخطير الذي لا يمكن التنبؤ به في بيئات بركانية حقيقية.