„Pokrywa” superwulkanu powstrzymywała erupcje przez miliony lat

Zespół amerykańskich geologów odkrył, że niewidoczna i dotychczas niedostępna „pokrywa” uniemożliwia wybuch superwulkanu Yellowstone, który mógłby pogrążyć cały kontynent w chaosie i zmienić klimat całej planety. Badanie, w którym wykorzystano najnowocześniejsze techniki sejsmiczne, wykazało, że pod ogromną kalderą znajduje się czapa płynnej magmy - złożony i dynamiczny zbiornik podziemny, który kontroluje magmę i stwarza warunki zapewniające stabilność gigantycznego wulkanu.

Wulkan Yellowstone od czasu do czasu wykazuje oznaki aktywności, wyrzucając gejzery i wyrzucając góry minerałów i pary, ale znajduje się w stanie, który eksperci nazywają obecnie „przyjaznym uśpieniem”. I choć majestatyczna kaldera (zagłębienie na szczycie wulkanu) wciąż przyciąga miliony turystów z całego świata, najnowsze badania przypominają, że nawet w tym „spokojnym” stanie, wewnątrz niej zachodzą złożone procesy regulujące jej aktywność.

Odkrycie „superpokrywy” stało się możliwe dzięki nowoczesnym metodom sejsmoakustycznym opracowanym specjalnie do badania wewnętrznych warstw skorupy ziemskiej w regionie Yellowstone. Po raz pierwszy naukowcom udało się uzyskać wyjątkowo wyraźne i dokładne obrazy górnej granicy podziemnego zbiornika magmy, znajdującego się na głębokości 3,5-4 kilometrów pod północno-wschodnią częścią kaldery. Zdjęcia te pokazują, że magma znajduje się w stanie głębokiej dynamiki, w ciągłej równowadze pomiędzy ruchem gazów, cieczy i skał stałych.

Jak wyjaśnili główni badacze, kluczowym elementem tego systemu jest tzw. „ścisła czapa magmowa”, która pełni funkcję regulatora ciśnienia wewnątrz wulkanu. Składa się ona z porowatej, ale jednocześnie dość ściśle zespawanej masy zawierającej pęcherzyki substancji lotnych, takich jak para wodna i dwutlenek węgla, które umożliwiają układowi utrzymanie nadmiaru ciśnienia i zapobiegają nagłym kryzysom. Naukowcy zauważają, że procesy takie jak stopniowe uwalnianie gazów i ich przepływ przez pęknięcia pomagają układowi zachować stabilność przez miliony lat.

Naukowiec Brandon Schmandt wyjaśnił, że ta czapa magmowa podlega ciągłym zmianom.

„Nasze modele pokazują, że w pewnych warunkach ciśnienie wewnątrz złoża osiąga punkt krytyczny, ale na skutek ruchu gazów i przepływu magmy następuje automatyczna regulacja, która zapobiega wybuchowi” – ​​zauważył.

Ważnym aspektem badań było zastosowanie nowej techniki – wysyłania fal sejsmicznych przypominających niewielkie trzęsienia ziemi. Powstają one w wyniku wibracji ciężarówki, która przenosi fale w głąb ziemi, a setki sejsmometrów rejestrują ich odbicia i przejście przez warstwy skalne. Eksperci opracowali specjalne algorytmy do odczytywania otrzymanych sygnałów, co pozwoliło na stworzenie szczegółowego trójwymiarowego modelu struktury skorupy ziemskiej, dotychczas niedostępnego do badań.

Wyniki pokazały, że granica między czapą magmową i otaczającymi ją skałami znajduje się na głębokości około 3,8 kilometra. Co więcej, naukowcy odkryli, że czapka ta zawiera znaczną ilość substancji ciekłych i gazowych.

Połączone dane pokazują, że czapa magmowa pełni funkcję uszczelnienia i regulatora, dzięki czemu magma może istnieć w systemie przez miliony lat bez ryzyka potężnych erupcji. Udział lotnych pęcherzyków w tej czapie wynosi około 14 procent, co jest wartością niższą niż w przypadku typowych wulkanów wybuchowych, takich jak Wezuwiusz (Włochy) czy Krakatau (Indonezja).

Badanie podkreśla, że ​​prognozy pośrednio potwierdzają, iż ryzyko wystąpienia gigantycznej erupcji w ciągu najbliższych milionów lat jest niezwykle niskie, a prawdopodobieństwo szacuje się na około 0,00014 procent rocznie. Eksperci tłumaczą, że aktywność wewnątrz wulkanu pozostaje dość złożona, a nowe osiągnięcia technologiczne pozwalają na stałe monitorowanie zmian w strukturze systemu magmowego. Nowoczesne systemy monitoringu — instalacja dziesiątek nowych sejsmometrów, czujników gazu i technologii satelitarnej — pomagają w odpowiednim czasie wykrywać wszelkie oznaki możliwego przebudzenia się wulkanu.