Krystaly olivínu by mohly v budoucnu pomoci s přesnějším předvídáním erupcí sopek

V předvídání budoucích erupcí stále činných sopek jsme již ušli dlouhou cestu. Se stále se zlepšujícími technologiemi je mohou vědci předvídat ještě lépe. Skupina vědců ze Stanfordu teď vyvinula novou techniku, kterou sami nazývají „svatý grál“ ve vulkanologii, jenž by mohl vést k přesnému určení erupce.

Díky pozorování miniaturních krystalů minerálu olivínu, které se zformovaly při erupci sopky na Havaji, se vědcům podařilo najít způsob, jak otestovat počítačové modely proudu magmatu. Tyto modely by mohly přinést nový pohled na erupce minulé a předpovědět erupce budoucí.

Zkoumané milimetrové krystaly olivínu byly nalezeny v ztuhlé lávě po erupci sopky Kilauea v roce 1959 na Havaji. Analýza krystalů odhalila, že jsou krystaly v hornině zvláštně, ale překvapivě pravidelně uspořádány, což výzkumníci ze Stanfordu přisuzují jakési „vlně“, která se při proudění magmatu vytvořila a krystaly tak uspořádala. Tento proces tak simulovali poprvé a popsali v novém článku.

Jedna z autorek článku říká, že ji napadlo studovat orientaci krystalů, když sledovala přednášku o chování mikroplastů v oceánu. Přednáška popisovala chování částic mikroplastů, které se orientují v prostoru dle určitých vzorců v závislosti na vlnách. Napadlo ji, zda by podobný princip nemohl vězet i za orientací krystalů olivínu v jejím vzorku ztuhlé lávy, vulkanické strusce.

S pomocí jejích kolegů se rozhodla zkoumat vzorec uspořádání krystalů olivínu ve strusce, tmavé porózní hornině zformované při erupci z roku 1959. Struska vzniká při šokovém tuhnutí magmatu obsahujícím rozpuštěné plyny, které se ze sopky dostane na povrch a je rychle ochlazeno okolní teplotou. Díky tomuto rychlému tuhnutí jsou bubliny plynů a olivín, který nemá čas zformovat větší krystaly, uzavřen v rychle tuhnoucí hornině. Tato rychlost zaručuje, že se v hornině „uzamknou“ aktuální podmínky jejího tuhnutí.

Aby magma mohlo zůstat tekuté, musí se neustále pohybovat. Orientace krystalů ve vzorku naznačuje, že magma netvořilo jeden homogenní proud, ale že magma proudilo ve dvou různých směrech nad sebou. Dříve se o podobné věci diskutovalo, ale chyběly další důkazy. Tento objev je zásadní právě pro vytvoření počítačového modelu, kde si vědci mohou spočítat vlastnosti proudu na základě dat ze změřené vlny.

Sledování orientace krystalů v různých fázích budoucích erupcí by vědcům mohlo umožnit odhadnout podmínky a vlastnosti proudu a tím pádem lépe předpovědět další erupce.

Monitorování sopky Kilauea je stále aktuální téma, jelikož erupce sopky a jejich velikosti jsou často nepředvídatelné. Místo pomalého výlevu lávy sopka magma chrlí v nepravidelných dávkách a následné proudy lávy pak ohrožují obyvatele ostrova.

Zdroj: https://news.stanford.edu/press-releases/2020/12/04/crystals-may-helvolcano-behavior/
Článek: https://advances.sciencemag.org/content/6/49/eabd4850
Foto:  Tomáš Malík, Pexels.