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Modifiche fondamentali a ciò che sappiamo sul funzionamento dei vulcani

Eruzione vulcanica di Fagradalsfjall di notte

Il vulcano Fagradalsfjall in Islanda erutta di notte.

Le recenti scoperte delle eruzioni del Fagradalsfjall in Islanda stanno cambiando la nostra conoscenza del funzionamento dei vulcani.

Imparare qualcosa che cambia radicalmente il modo in cui comprendiamo il nostro mondo non accade molto spesso. Ma per lo scienziato terrestre Matthew Jackson dell’Università della California, Santa Barbara, e le migliaia di vulcanologi in tutto il mondo, una tale rivelazione è appena accaduta.

Durante l’estrazione del magma dal vulcano Fagradalsfjall in Islanda, Jackson ei suoi colleghi hanno scoperto un processo molto più dinamico di quanto chiunque avesse previsto nei due secoli in cui gli scienziati hanno studiato i vulcani.

“Proprio quando penso che ci stiamo avvicinando alla comprensione di come funzionano questi vulcani, abbiamo una grande sorpresa”, ha detto.

Fagradalsfjall è un vulcano Tuya formatosi durante l’ultima era glaciale sulla penisola di Reykjanes a circa 40 km da Reykjavík, in Islanda.

I risultati dei geologi sono stati pubblicati sulla rivista il 14 settembre Natura.

10.000 anni in un mese

Grazie a un anno sabbatico, una pandemia e 780 anni di scioglimento di rocce sotterranee, Jackson era nel posto e nel momento giusto per assistere alla nascita di Fagradalsfjall, una fessura nelle pianure del sud-ovest dell’Islanda che si è rotta di magma ed è esplosa nel marzo 2021. tempo, tutti nella penisola di Reykjanes erano pronti per una sorta di eruzione, ha detto.

“Lo sciame sismico è stato intenso”, ha detto dei circa 50.000 scosse – di magnitudo 4 e superiori – che hanno scosso la terra per settimane e hanno tenuto con il fiato sospeso la maggior parte della popolazione islandese.

La privazione del sonno, tuttavia, ha dato i suoi frutti e la stranezza si è presto trasformata in intrigo mentre la lava ribolliva e schizzava dal buco nel terreno della regione relativamente vuota di Geldingadalur. Sia gli scienziati che i visitatori si sono riversati nell’area per vedere la forma più recente della crosta terrestre. A causa della lenta colata lavica e dei forti venti che hanno spazzato via i gas nocivi, sono stati in grado di avvicinarsi abbastanza da studiare continuamente la lava fin dall’inizio.

Eruzione vulcanica di Fagradalsfjall in Islanda

Eruzione vulcanica del monte Fagradalsfjall in Islanda.

Guidati da Sæmundur Halldórsson dell’Università dell’Islanda, i geologi stavano cercando di scoprire “quanto in profondità nel mantello si fosse formato il magma, quanto fosse stato immagazzinato al di sotto della superficie prima dell’eruzione e cosa stava succedendo nel serbatoio prima e durante il eruzione.” Domande come queste sono fondamentali, ma in realtà sono alcune delle maggiori sfide per chi studia i vulcani. Ciò è dovuto all’imprevedibilità delle eruzioni, al pericolo e alle condizioni estreme, alla lontananza e all’inaccessibilità di molti siti attivi.

“Il presupposto era che una camera magmatica si riempie lentamente nel tempo e il magma si mescola bene”, ha spiegato Jackson. “E poi si svuota mentre erutta.” Come risultato di questo processo ben definito in due fasi, ha aggiunto, coloro che studiano le eruzioni vulcaniche non si aspettano cambiamenti significativi nella chimica del magma mentre fuoriesce dalla Terra.

“Lo vediamo al Monte Kīlauea alle Hawaii”, ha detto. “Avrai eruzioni che dureranno per anni e ci saranno piccoli cambiamenti nel tempo.

“Ma in Islanda, c’erano più di un fattore di 1.000 tassi di cambiamento più elevati per gli indicatori chimici chiave”, ha continuato Jackson. “In un mese, l’eruzione di Fagradalsfjall ha mostrato una maggiore variabilità compositiva rispetto alle eruzioni di Kīlauea negli ultimi decenni. L’intera gamma di composizioni chimiche campionate da questa eruzione nel corso del primo mese comprende l’intera gamma che sia mai esplosa nel sud-ovest dell’Islanda negli ultimi 10.000 anni”.

Eruzione vulcanica Fagradalsfjall di notte

Vista notturna di un’eruzione vulcanica sulla montagna Fagradalsfjall in Islanda.

Questa variabilità, secondo gli scienziati, è il risultato di successivi lotti di magma che si riversano nella camera dagli strati più profondi del mantello.

“Immagina una lampada di lava”, ha detto Jackson. “Hai un bulbo caldo nella parte inferiore, riscalda un blob e il blob sale, si raffredda, quindi affonda. Possiamo immaginare che il mantello terrestre – dalla sommità del nucleo fino al di sotto delle placche tettoniche – funzioni in modo molto simile a una lampada di lava.” Ha inoltre spiegato che quando il calore fa sì che la roccia fusa di questi pennacchi si raccolga nelle camere, questi cristallizzano le regioni del mantello si sollevano e si gonfiano e galleggiano verso l’alto verso la superficie, i gas fuoriescono attraverso la crosta e la pressione aumenta fino a quando il magma trova un modo per scappare.

“Proprio quando penso che ci stiamo avvicinando al modo in cui funzionano questi vulcani, abbiamo una grande sorpresa.” — Matteo Jackson

Come descritto nel documento, il previsto tipo di magma “esaurito” che era stato accumulato eruttò nelle prime settimaneG nell’invaso situato a circa 16 km sotto la superficie. Ad aprile, tuttavia, era evidente che la camera veniva ricaricata da fondi più profondi e “arricchiti” di composizione diversa. Questi provenivano da una regione diversa della nuvola del mantello ascendente sotto l’Islanda. Questo nuovo magma aveva una composizione chimica meno modificata, con un contenuto di magnesio più elevato e una percentuale maggiore di anidride carbonica. Ciò indicava che da questo magma più profondo erano fuoriusciti meno gas. A maggio, il magma che dominava il flusso era del tipo più profondo e arricchito. Questi rapidi ed estremi cambiamenti nella composizione del magma in un punto caldo alimentato da pennacchi “non sono mai stati osservati prima quasi in tempo reale”.

Tuttavia, Jackson ha affermato che questi cambiamenti compositivi potrebbero non essere così rari. È solo che le opportunità di campionare le eruzioni in una fase così precoce non sono comuni. Ad esempio, prima dell’eruzione del Fagradalsfjall nel 2021, le eruzioni più recenti sulla penisola di Reykjanes in Islanda si sono verificate otto secoli fa. Sospetta che questa nuova attività segnali l’inizio di un nuovo ciclo vulcanico, forse lungo secoli, nel sud-ovest dell’Islanda.

“Spesso non abbiamo registrazioni delle prime fasi della maggior parte delle eruzioni perché vengono sepolte dai flussi di lava delle fasi successive”, ha detto. Questo progetto, dicono i ricercatori, ha permesso loro di vedere per la prima volta un fenomeno che si pensava possibile ma non era mai stato osservato direttamente.

Per gli scienziati, questo risultato rappresenta un “importante limite” su come vengono costruiti i modelli dei vulcani in tutto il mondo. Tuttavia, non è ancora chiaro quanto sia rappresentativo questo fenomeno rispetto ad altri vulcani o quale ruolo svolga nell’innescare un’eruzione. Per Jackson, è un promemoria che la terra ha ancora segreti da rivelare.

“Quindi, quando esco per assaggiare un antico flusso di lava, o quando leggo o scrivo articoli in futuro”, ha detto, “mi passerà sempre per la mente: questa potrebbe non essere la storia completa dell’eruzione”.

Riferimento: “Rapid shifting of a deep magmatic source at Fagradalsfjall Vulkan, Islanda” di Sæmundur A. Halldórsson, Edward W. Marshall, Alberto Caracciolo, Simon Matthews, Enikő Bali, Maja B. Rasmussen, Eemu Ranta, Jóhann Gunnarsson Robin, Guðmundur H Guðfinnsson, Olgeir Sigmarsson, John Maclennan, Matthew G Jackson, Martin J Whitehouse, Heejin Jeon, Quinten HA van der Meer, Geoffrey K Mibei, Maarit H Kalliokoski, Maria M Repczynska, Rebekka Hlín Rúnarsdóttir, Gylfi Sigurðsson, Melissa Anne Pfeffer, Samuel W Scott, Ríkey Kjartansdóttir, Barbara I. Kleine, Clive Oppenheimer, Alessandro Aiuppa, Evgenia Ilyinskaya, Marcello Bitetto, Gaetano Giudice e Andri Stefánsson, 14 settembre 2022, Natura.
DOI: 10.1038/s41586-022-04981-x

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