เข้าใกล้แกนโลกมากขึ้น

คุณจะทำอย่างไรเมื่อภูเขาไฟปะทุเป็นครั้งแรกในรอบหลายศตวรรษ?

สำหรับคนจำนวนมากบนคาบสมุทรทางใต้ของไอซ์แลนด์ เมื่อภูเขาไฟ Fagradalsfjall ดับลงในปี 2564 หลังจากพักตัว 781 ปี คำตอบคือการถ่ายภาพ ในขณะที่การปะทุยังคงดำเนินต่อไปในช่วงหกเดือน นักท่องเที่ยวและคนในท้องถิ่นต่างเดินทางใกล้ภูเขาไฟเพื่อใช้เวลามากขึ้น ระเบิดสีแดงพุ่งออกมาจากปิรามิดสีดำ เปลวไฟที่หนืด

แต่เอกสารนี้ไปไกลถึงเพียงนี้ นักวิทยาศาสตร์บางคนต้องการทราบว่าเกิดอะไรขึ้นภายใต้พื้นผิวลึกหลายกิโลเมตร ซึ่งแสงไปไม่ถึง ที่นั่น หินที่ไหลเอื่อยทำงานในลักษณะที่ผู้เชี่ยวชาญยังอธิบายไม่ได้ ดังนั้นในวันแรกของการปะทุ เฮลิคอปเตอร์จึงบินไปที่ไซต์และดูดลาวาเล็กน้อย ตัวอย่างบางส่วนถูกแจกจ่ายไปยังห้องปฏิบัติการ ซึ่งหลังจากการทดสอบ ได้ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดกลับมา: ลาวาเต็มไปด้วยผลึก

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ด้วยความช่วยเหลือของตัวอย่างที่คล้ายกันซึ่งรวบรวมไว้ตลอดการปะทุของ Fagradalsfjall เราได้ดำเนินการตามขั้นตอนในการระบุลักษณะพลวัตใต้พื้นผิวของภูเขาไฟในมหาสมุทร

ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารฉบับเดือนมิถุนายน การสื่อสารธรรมชาตินักวิจัยที่สังเกตองค์ประกอบทางเคมีของตัวอย่างคริสตัลลาวาที่เก็บรวบรวมในช่วงหกเดือนพบว่ามีวัสดุหลากหลายจากส่วนต่างๆ ของเสื้อคลุม ซึ่งเป็นชั้นหลอมรวมระหว่างเปลือกโลกและแกนกลางของโลก ความผันแปรแบบนี้ไม่คาดคิดมาก่อน และได้วาดภาพที่ชัดเจนยิ่งขึ้นถึงสิ่งที่ก่อให้เกิดการระเบิดของภูเขาไฟ

Frances Deegan นักภูเขาไฟวิทยาจาก Uppsala University ในสวีเดนและผู้เขียนร่วมกล่าวว่า “เรามีบันทึกโดยละเอียดเกี่ยวกับองค์ประกอบประเภทต่างๆ ที่เราพบในเสื้อคลุมแล้ว และมันต้องมีความแตกต่างกันอย่างมาก และมีความแปรปรวนมาก” ของกระดาษ

โดยองค์ประกอบแล้ว ลาวา Fagradalsfjall เป็นลาวาดั้งเดิม หมายความว่ามันมาจากอ่างเก็บน้ำลึกของแมกมา หรือลาวาใต้ดิน ไม่ใช่แหล่งกักเก็บน้ำตื้นในเปลือกโลก เมื่อสังเกตเห็นสิ่งนี้ นักวิจัย รวมทั้ง Ed Marshall นักธรณีเคมีแห่งมหาวิทยาลัยไอซ์แลนด์ จึงรีบเร่งรวบรวมตัวอย่างเพิ่มเติมในขณะที่ลาวายังคงพ่นออกมาจากช่องระบายอากาศ

“เราทำงานกันเป็นชั่วโมง คุณหลับไปแล้วและภูเขาไฟยังปะทุอยู่ และคุณก็แบบว่า ‘ฉันต้องกลับไปที่นั่น’” นายมาร์แชลกล่าว “แต่มันยากที่จะอธิบายว่าของแบบนี้หายากแค่ไหน”

Fagradalsfjall อยู่ที่จุดบรรจบกันของเส้นรอยเลื่อนตามเขตแดนระหว่างแผ่นเปลือกโลกยูเรเซียนและอเมริกาเหนือ ซึ่งเป็นจุดที่ทั้งสองแยกออกจากกันและถูกัน

บันทึกทางธรณีวิทยาระบุว่ามีการปะทุของภูเขาไฟเป็นระยะๆ ในภูมิภาคนี้ทุกๆ 1,000 ปี และรอยแยกครั้งล่าสุดนี้เกิดขึ้นก่อนแผ่นดินไหวนานกว่าหนึ่งปี Olafur Flovenz ผู้อำนวยการ GeoSurvey ของไอซ์แลนด์ เพิ่งตีพิมพ์บทความกับเพื่อนร่วมงานที่ชี้ให้เห็นว่ากิจกรรมนี้ไม่ได้เกิดจากตัวของแมกมาที่สะสมอยู่ในเปลือกโลก แต่มาจากคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากแมกมาที่อยู่ลึกรวมกันระหว่างชั้นแมนเทิลกับเปลือกโลกใน ภูมิภาคที่เรียกว่าความไม่ต่อเนื่องของโมโฮโรวิซิกหรือโมโฮ

โดยปกติ การปะทุของภูเขาไฟจะเกิดขึ้นเมื่อมีแมกมาขนาดเล็กจำนวนมากไหลมารวมกัน “กระบวนการผสมนี้เป็นกระบวนการทางธรณีวิทยาที่จำเป็น แต่ไม่เคยมีการสังเกตพบโดยตรงมาก่อน” นายมาร์แชลกล่าว

มันเกิดขึ้นลึกลงไปใต้พื้นผิว และลายเซ็นทางเคมีจำนวนมากของกระแสแต่ละไหลจะหายไปเมื่อแมกมาเคลื่อนขึ้นผ่านเปลือกโลก แต่เมื่อ Fagradalsfjall ปะทุในปี 2564 หินหลอมเหลวและคริสตัลที่พุ่งขึ้นสู่พื้นผิวนั้นมาจากโมโฮโดยตรง “เป็นครั้งแรกที่เรากำลังดูการปะทุอย่างแข็งขันบนเปลือกโลกในมหาสมุทรของเรา ซึ่งลาวากำลังปะทุโดยตรงจากแหล่งกำเนิดปกคลุม” นายโฟลเวนซ์กล่าว

เมื่อเทียบกับภูเขาไฟในมหาสมุทรอื่นๆ ช่องระบายอากาศของ Fagradalsfjall นั้นเข้าถึงได้ง่าย และการปะทุในปี 2021 นั้นค่อนข้างเชื่อง นักวิจัยอย่างนายมาร์แชล ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในบทความทั้งสอง แต่มีบทความเกี่ยวกับหัวข้อเดียวกันกับกลุ่มผู้ทำงานร่วมกันที่มหาวิทยาลัยไอซ์แลนด์ บอกว่าการศึกษาเหล่านี้สามารถไปถึงเสื้อคลุมโดยตรงและจับกระบวนการไดนามิกที่ซ่อนอยู่อย่างอื่นได้ “เช่น สายฟ้าในขวด”

Ms Deegan และผู้ร่วมงานของเธอ Ilya Bindeman นักธรณีเคมีแห่งมหาวิทยาลัยโอเรกอน ทำงานร่วมกับนักวิจัยคนอื่นๆ ในพื้นที่ Fagradalsfjall เพื่อวิเคราะห์ลาวา พวกเขาพบว่าไม่เพียงแต่สารเคมีจะแปรผันอย่างเหลือเชื่อเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งบ่งบอกว่าส่วนต่างๆ ของเสื้อคลุมได้รวมตัวกันในการปะทุ แต่ยังรวมถึงไอโซโทปออกซิเจนในตัวอย่างเหล่านี้แทบเหมือนกัน

กระแสลาวาถูกมองเห็นได้ในระหว่างการปะทุของภูเขาไฟใน Fagradalsfjall, Reykjanes, Iceland เมื่อวันที่ 19 มีนาคม พ.ศ. 2564 สำนักงานอุตุนิยมวิทยาไอซ์แลนด์ / รอยเตอร์

สิ่งนี้มีส่วนทำให้เกิดการไต่สวนทางเทคนิคที่มีมาอย่างยาวนานเกี่ยวกับแหล่งที่มาของออกซิเจน -18 ในระดับต่ำอย่างลึกลับของไอซ์แลนด์ ซึ่งเป็นไอโซโทปที่มักพบในหินภูเขาไฟ Ms Bindeman กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ได้ถกเถียงกันมานานกว่าครึ่งศตวรรษว่าเป็นเพราะขาดไอโซโทปในเสื้อคลุมหรือไม่ “เราพบว่าการพร่องเกิดขึ้นที่อื่น” เขากล่าว

นายมาร์แชลและเพื่อนร่วมงานของเขายังได้ใช้ตัวอย่างลาวาเพื่ออธิบายกระบวนการผสมและการหลอมละลายในแหล่งกักเก็บแมกมา ซึ่งยังไม่ได้ทำในเอกสารฉบับล่าสุด

“นี่เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นมาก” นายฟโลเวนซ์ซึ่งเริ่มศึกษาภูเขาไฟไอซ์แลนด์ในปี 2516 กล่าว “ฉันไม่เคยมีความหวังว่าฉันจะมีชีวิตอยู่เพื่อดูความไม่สงบและการปะทุบนคาบสมุทรนี้ สิ่งนี้น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับชุมชนธรณีศาสตร์ .”

“เป็นการปะทุที่น่าอัศจรรย์อย่างยิ่งสำหรับทุ่งของเรา” นายมาร์แชลกล่าว “และเป็นหนึ่งในสิ่งเหล่านั้นที่จะได้รับการศึกษาเป็นเวลานาน”