เหตุใด ‘ภูเขาไฟในตองกา’ จึงรุนแรงมากและจะเกิดอะไรขึ้นต่อจากนี้

ตองกาเป็นประเทศเล็กๆ กลางมหาสมุทรแปซิฟิก ที่คนไม่ค่อยรู้จัก แต่การปะทุอย่างรุนแรงของภูเขาไฟใต้น้ำเมื่อวันที่ 15 มกราคม 2022 มันได้กระจายคลื่นกระแทกออกไปประมาณครึ่งโลก

ภูเขาไฟระเบิดในตองกา

ภูเขาไฟมักจะไม่มีอะไรให้ดูมากนัก มันประกอบด้วยเกาะเล็กๆ ที่ไม่มีคนอาศัยอยู่ 2 เกาะ ได้แก่ เกาะฮังกา-ฮาปาย และ ฮังกา-ตองกา โดยตั้งอยู่เหนือระดับน้ำทะเลประมาณ 100 เมตร (328 ฟุต) ทางเหนือของนูกูอาโลฟา เมืองหลวงของตองกา แต่สิ่งซ่อนตัวอยู่ใต้ทะเลนั้นเป็นภูเขาไฟขนาดใหญ่ มีความสูงประมาณ 1,800 เมตร (6,000 ฟุต) และกว้าง 20 กิโลเมตร (12.5 ไมล์)

ภูเขาไฟ ฮังกา-ตองกา-ฮังกา-ฮาปาย ได้ปะทุเป็นประจำในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา ในช่วงเหตุการณ์ปี 2009 และ 2014 – 2015 มันได้พ่นไอร้อนของแมกมาและไอน้ำผ่านเกลียวคลื่น แต่การปะทุเหล่านี้มีขนาดเล็ก เมื่อเทียบกับเหตุการณ์ในเดือนมกราคม 2022

งานวิจัยเกี่ยวกับการปะทุครั้งก่อนนี้ชี้ให้เห็นว่านี่เป็นหนึ่งในการระเบิดครั้งใหญ่ ที่ภูเขาไฟสามารถสร้างขึ้นได้ทุกๆ พันปีโดยประมาณ ..แล้วทำไมการปะทุของภูเขาไฟจึงเกิดการระเบิดได้รุนแรงมาก ในเมื่อน้ำทะเลน่าจะทำให้แมกมาเย็นลงได้บ้าง?

คำตอบคือ..หากแมกมาขึ้นสู่น้ำทะเลอย่างช้าๆ แม้ที่อุณหภูมิประมาณ 1,200 องศาเซลเซียส (2,200 องศาฟาเรนไฮต์) ก็จะเกิดชั้นไอน้ำบางๆ ก่อตัวขึ้นระหว่างแมกมากับน้ำ ซึ่งเป็นชั้นของฉนวนเพื่อให้พื้นผิวด้านนอกของหินหนืดเย็นลง

แต่กระบวนการนี้ใช้ไม่ได้ผลเมื่อแมกมาถูกระเบิดจากพื้นดินที่เต็มไปด้วยก๊าซภูเขาไฟ เมื่อหินหนืดเข้าสู่น้ำอย่างรวดเร็ว ชั้นไอน้ำจะหยุดชะงักอย่างรวดเร็ว ทำให้แมกมาร้อนสัมผัสโดยตรงกับน้ำเย็น

นักวิจัยภูเขาไฟเรียกสิ่งนี้ว่า “ปฏิกิริยาระหว่างเชื้อเพลิงกับน้ำหล่อเย็น” และคล้ายกับการระเบิดของสารเคมีที่ใช้ในการทำอาวุธ การระเบิดที่รุนแรงมากทำให้หินหนืดแตกเป็นเสี่ยงๆ ปฏิกิริยาลูกโซ่เริ่มต้นขึ้น โดยมีเศษหินหนืดใหม่เผยให้เห็นพื้นผิวภายในที่ร้อนกับน้ำ และการระเบิดซ้ำแล้วซ้ำเล่า ในที่สุดมันก็ระเบิดพุ่งออกมา จนทำให้เกิดการระเบิดด้วยความเร็วเหนือเสียง

การระเบิดสองระดับที่ฮังกา

การปะทุในปี 2014-2015 ทำให้เกิดภูเขาไฟทรงกรวย โดยเชื่อมกับเกาะฮังกาสองเกาะเพื่อสร้างเกาะรวมกันที่มีความยาวประมาณ 5 กิโลเมตร ซึ่งเคยมีการสำรวจในปี 2016 และพบว่าการระเบิดครั้งประวัติศาสตร์เหล่านี้เป็นเพียงการเปิดม่านให้กับการระเบิดครั้งใหญ่เท่านั้น ..ภาพล่างเป็นแผนที่พื้นทะเลแสดงรูปกรวยภูเขาไฟและแอ่งภูเขาไฟขนาดใหญ่

การทำแผนที่พื้นทะเล มีการค้นพบแอ่งภูเขาไฟ ที่ซ่อนอยู่ 150 เมตรใต้ทะเล มันมีลักษณะเหมือนหลุมอุกกาบาตที่มีความกว้างประมาณ 5 กิโลเมตร (3 ไมล์) และยังมีการปะทุเล็กน้อย (เช่นในปี 2009 และ 2014-2015) ส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ขอบแอ่งภูเขาไฟ แต่การปะทุครั้งใหญ่นั้นมาจากแอ่งภูเขาไฟ

การปะทุครั้งใหญ่เหล่านี้ มีขนาดใหญ่มากจนยอดของแมกมาที่ปะทุจะยุบตัวเข้าด้านใน ทำให้แอ่งลึกขึ้นกว่าเดิม เมื่อพิจารณาถึงการปะทุในอดีต ตอนนี้เราคิดว่าการปะทุเล็กๆ นั้นเป็นตัวแทนของระบบแมกมาที่ค่อยๆ เพิ่มขึ้นเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการระเบิดครั้งใหญ่

เราพบหลักฐานการปะทุครั้งใหญ่สองครั้งที่ผ่านมาจากแอ่งภูเขาไฟฮังกา เราพบสารเคมีเหล่านี้กับการสะสมเถ้าภูเขาไฟบนเกาะตองกาตาปูที่เป็นเกาะใหญ่ที่สุดซึ่งมีผู้คนอาศัยอยู่ ซึ่งอยู่ห่างออกไป 65 กิโลเมตร

จากนั้นจึงใช้ผลของเรดิโอคาร์บอนเพื่อแสดงให้เห็นว่าการปะทุขนาดใหญ่เกิดขึ้นประมาณ 1,000 ปีก่อน โดยครั้งล่าสุดเกิดขึ้นที่ 1100 ปีก่อน และด้วยความรู้นี้ การปะทุในวันที่ 15 มกราคม ดูเหมือนว่าจะถูกต้องตามกำหนดเวลาสำหรับ “การระเบิดครั้งใหญ่”

อะไรที่เกิดขึ้นในครั้งนี้กันแน่?

เรายังอยู่ในช่วงกลางของการปะทุครั้งใหญ่นี้ และหลายแง่มุมยังไม่ชัดเจน ส่วนหนึ่งเป็นเพราะขณะนี้เกาะถูกบดบังด้วยเถ้าภูเขาไฟ การปะทุสองครั้งก่อนหน้านี้ในวันที่ 20 ธันวาคม 2021 และ 13 มกราคม 2022 มีขนาดปานกลาง มันสร้างเมฆที่ระดับความสูงถึง 17 กิโลเมตร และเพิ่มพื้นที่ใหม่ให้กับเกาะ

การปะทุครั้งล่าสุดได้เพิ่มระดับความรุนแรงขึ้น เถ้าถ่านสูงประมาณ 20 กิโลเมตร (12 ไมล์) แล้วที่น่าทึ่งที่สุดคือ มันกระจายออกไปเกือบ 130 กิโลเมตรจากใจกลางภูเขาไฟ ทำให้เกิดเมฆที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 260 กิโลเมตร

สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงพลังระเบิดมหาศาล ที่ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยปฏิกิริยาระหว่างแมกมากับน้ำเพียงอย่างเดียว มันแสดงให้เห็นว่ามีหินหนืดที่ใหม่มีประจุแก๊สจำนวนมากได้ปะทุขึ้นจากภูเขาไฟด้วย

การปะทุยังก่อให้เกิดสึนามิทั่วตองกาและฟิจิ รวมถึงซามัวที่อยู่ใกล้เคียง คลื่นเคลื่อนที่เป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตร สามารถมองเห็นได้จากอวกาศ และบันทึกไว้ในนิวซีแลนด์ห่างออกไปถึง 2,000 กิโลเมตร ไม่นานหลังจากการปะทุเริ่มขึ้น ท้องฟ้าถูกปิดกั้นด้วยเถ้าถ่าน

สัญญาณทั้งหมดเหล่านี้บ่งบอกว่าแอ่งภูเขาไฟฮังกาขนาดใหญ่ได้ตื่นขึ้นแล้ว สึนามิเกิดขึ้นจากคลื่นกระแทกในชั้นบรรยากาศและคลื่นทะเลควบคู่กันระหว่างการระเบิด แต่ก็มักเกิดจากดินถล่มใต้น้ำและแอ่งภูเขาไฟระเบิด

ยังไม่ชัดเจนว่านี่คือจุดสูงสุดของการปะทุหรือไม่ มันแสดงถึงการปลดปล่อยแรงดันจากแมกมา ซึ่งอาจจะทำให้มันสงบลงชั่วคราว

อย่างไรก็ตาม คำเตือนอยู่ในแหล่งทางธรณีวิทยาจากการปะทุครั้งก่อนของภูเขาไฟ ลำดับที่ซับซ้อนเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าแต่ละขั้นตอนของการปะทุของภูเขาไฟที่สำคัญในระยะเวลา 1,000 ปี นั้นเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์การระเบิดที่แยกจากกันจำนวนมาก

ดังนั้นเราจึงอาจต้องอยู่ในเหตุการณ์ความไม่สงบของภูเขาไฟครั้งใหญ่เป็นเวลาหลายสัปดาห์ หรือหลายปีจากภูเขาไฟแห่งนี้ แต่กับชาวตองกานั้นมันคือฝันร้ายของพวกเขา

อ่านเรื่องอื่น

แหล่งที่มาsciencealert