اكتشاف “الكأس المقدسة لعلم البراكين” ما قد يساعد في التنبؤ بالثورات البركانية المستقبلية

كشفت دراسة جديدة أن بلورات الحمم البركانية التي اندلعت من البراكين منذ أكثر من نصف قرن يمكن أن تكشف عن أسرار حول موعد الثورات البركانية التالية.

وحلل علماء أمريكيون بلورات تشكلت داخل نوع من الصخور المسامية ظهرت من بركان كيلاويا (Kīlauea) في هاواي عام 1959.

ويقول الخبراء إن البلورات لها شكل غريب، إلى جانب محاكاة نماذج الكمبيوتر، يمكن أن تتنبأ بالانفجارات البركانية المستقبلية والمميتة.

وعلى الرغم من أن البلورات مأخوذة من ثوران بركان كيلاويا عام 1959، إلا أن البركان ما يزال نشطا ودمر أكثر من 500 منزل حوله عندما اندلع في عام 2018.

وقالت مؤلفة الدراسة البروفيسورة جيني سوكال، الأستاذة المساعدة في كلية الأرض والطاقة والعلوم البيئية بجامعة ستانفورد: “كان لدي دائما شك في أن هذه البلورات أكثر إثارة للاهتمام وأهمية مما نعطيه لها. ويمكننا في الواقع استنتاج الصفات الكمية للتدفق قبل الانفجار من هذه البيانات البلورية والتعرف على العمليات التي أدت إلى الانفجار دون الحفر في البركان. وهذا بالنسبة لي هو الكأس المقدسة في علم البراكين”.

وغالبا ما يعيق العلماء الذين يتطلعون إلى فهم كيف ومتى يمكن أن تندلع البراكين، حقيقة أن العديد من العمليات البركانية المسؤولة تحدث في أعماق الأرض.

وعند اندلاع البركان، غالبا ما يتم تدمير أي علامات جوفية يمكن أن تقدم أدلة حول ما يؤدي إلى الانفجار. لكن البلورات البركانية يمكن أن تساعد في اختبار نماذج الكمبيوتر لتدفق الصهارة، والتي قد تكشف عن رؤى حول الانفجارات السابقة وربما تساعد في التنبؤ بالمستقبل.

وقام فريق ستانفورد بتحليل البلورات المأخوذة من داخل السكوريا، وهي صخرة نارية، ما يعني أنها تشكلت من خلال تبريد وتصلب الصهارة أو الحمم البركانية.

وتكون السكوريا داكنة اللون وتتكون من تجاويف مستديرة تشبه الفقاعات تعرف باسم الحويصلات.

وتتشكل الحويصلات عندما تهرب الغازات التي تذوب في الصهارة السائلة، المعروفة باسم الحمم البركانية بمجرد وصولها إلى السطح، أثناء الثوران، ما يخلق فقاعات عندما تبرد الصخور وتتصلب.

ويمكن أن تكون هذه الحويصلات فارغة، ولكنها تحتوي في بعض الأحيان على بلورات صغيرة بشكل طبيعي.

وتتشكل الحويصلات بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن لأي بلورات بداخلها أن تنمو، فتلتقط بفعالية ما حدث أثناء الثوران.

ودرس الباحثون بلورات بحجم المليمتر مكونة من معدن يسمى أوليفين اكتشف مدفونا بعد الانفجار الفوضوي لبركان كيلويا في هاواي عام 1959.

ونظرا لأنه يمكن تفجير السكوريا على بعد عدة مئات من الأمتار من البركان، كان من السهل نسبيا جمع هذه العينات.

وأظهر تحليل البلورات أنها كانت موجهة في نمط “غريب ولكنه ثابت بشكل مدهش”، وقالت البروفيسورة سوكال: “في الغالب، تتماشى البلورات مع بعضها البعض، مثل شطيرة. وتبدو هذه البلورات أشبه بخيمة بزاوية 80 درجة تقريبا تفصل بينها. وهذا أمر غير معتاد لأنه يخلق مساحة كبيرة للتجمع البلوري، وبالتالي سحب هيدروديناميكي كبير”.

وقد يكون هذا الاتجاه الغريب ناتجا عن موجة داخل الصهارة تحت السطحية أثرت على اتجاه البلورات في التدفق.

وباستخدام النمذجة الحاسوبية، قام الباحثون بمحاكاة هذه العملية الفيزيائية لأول مرة.

وقدمت المحاكاة أساسا لفهم تدفق قناة بركان كيلاويا، وهو الممر الأنبوبي الذي من خلاله ترتفع الصهارة الساخنة تحت الأرض إلى السطح.

ومن أجل أن تظل سائلة، يجب أن تتحرك المادة الموجودة داخل البركان باستمرار.

ويشير تحليل الفريق إلى أن المحاذاة الفردية للبلورات كانت ناتجة عن تحرك الصهارة في اتجاهين في وقت واحد، مع تدفق أحدهما مباشرة فوق الآخر، بدلا من التدفق عبر القناة في تيار واحد ثابت.

وتكهن الباحثون في السابق بأن هذا يمكن أن يحدث، لكن الافتقار إلى الوصول المباشر إلى القناة المنصهرة حال دون تقديم دليل قاطع، وفقا للبروفيسورة سوكال.

المصدر: ديلي ميل