توسعه فناوری ماهواره ای در دهه گذشته به جهان این امکان را داده است که فوران ویرانگر تونگا-هنگ هاپای و پیامدهای آن را در زمان واقعی و با جزئیات بی سابقه شاهد باشد. این اکتشافات ممکن است آناتومی فوران های آتشفشانی نادر انفجاری و تأثیر آنها بر روی سیاره را روشن کند. اما ماهواره‌ها همچنین به آتشفشان‌شناسان کمک می‌کنند فوران‌های رایج‌تر (هر چند کمتر چشم‌نواز) روی زمین را ردیابی کنند.
آخرین باری که یک آتشفشان به شدت تونگا-هنگگا هااپای فوران کرد 30 سال پیش بود. در آن زمان رصد ماهواره ای زمین آنها کم و دور بودند. کسانی که سطح سیاره را رصد می کنند عمدتاً توسط ارتش اداره می شوند. که در آژانس فضایی اروپا (ESA) که اکنون یک ابرقدرت رصد زمین است، به تازگی اولین ماموریت رصد زمین خود، ماهواره سنجش از دور ERS-1 را پرتاب می کرد. سیاره‌های مکعبی، که از آن زمان به سنگ بنای صورت‌های فلکی تجاری رصد زمین تبدیل شده‌اند، مانند فلکی‌های شرکت آمریکایی Planet، هنوز اختراع نشده‌اند.
هنوز، فوران قله پیناتوبو سال 1991 انفجاری ترین رویداد آتشفشانی کشف شده توسط ماهواره ها در آن زمان بود که توسط یک ماهواره هواشناسی ژاپنی در 22000 مایلی (36000 کیلومتری) بالای زمین و یک فضاپیمای سازمان ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده که در مدار قطبی به دور سیاره می چرخد، ثبت شد.
متصل: خاکستر ناشی از فوران آتشفشان تونگا به ارتفاع بی سابقه ای می رسد، اما خنک شدن آب و هوا بعید است.
در زمان واقعی
اما آشکارسازها و دوربین های ماهواره ای در دهه 1990 به اندازه آنچه امروز در اطراف زمین پرواز می کنند، توانایی نداشتند. بنابراین، مقدار داده‌ها آنقدر دقیق نبود که چه چیزی منجر به فوران Haapai Hung تونگا-هنگ شد.
سیمون پراد، یکی از همکاران پژوهشی در زمینه داده های ماهواره ای و هواشناسی در دانشگاه آکسفورد، به Space.com گفت: «به نوعی، ما واقعاً خوش شانس هستیم که همه این ماهواره ها اکنون در مدار هستند. این چیزی است که ما حتی پنج سال پیش هم نداشتیم.»
گورد یکی از صدها محققی در سراسر جهان بود که اسیر داده های حاصل از شبکه های حسگر مداری پس از آن شد. فوران جنوب شرقی روز شنبه (15 ژانویه) از اقیانوس آرام جنوبی عبور کرد. اولین انفجار هسته ای بود که از آن زمان تا کنون 500 برابر قوی تر از بمب هیروشیما توصیف شده است. سپس موج ضربه ای آمد که دور کره زمین را در بر گرفت، الگوهای آب و هوایی گیج کننده در همه جا، و ابری از خاکستر به قدری بالا در جو پرتاب شد که قبلاً هرگز دیده نشده بود.
این ابر آتشفشانی مورد توجه خاص پراد بود. او از آن زمان به ارتفاعات بیش از 30 مایل (50 کیلومتر) رسیده است.
آخرین داده های ما نشان می دهد که چتر آتشفشانی اصلی به 35 کیلومتر رسیده است [22 miles] ارتفاع، اما برخی از نقاط ممکن است به 55 کیلومتر رسیده باشد [34 miles] ارتفاع! "افتخار در توییتر گفت، افزود که "ارتفاعات تکان دهنده ... نشان می دهد که این فوران چقدر قوی بوده است."
با این حال، او هشدار می دهد که این رکورد تا حدی به دلیل در دسترس بودن فناوری اندازه گیری است.
او گفت: "ما فکر می کنیم Pinatubbo نیز احتمالاً به همان اندازه بالا رفته است، اما با فناوری هایی که داشتیم آن را از دست دادیم." آنچه واقعاً از نقطه نظر علمی در مورد این رویداد جالب است این است که چقدر بالا رفته و چگونه با جو آن بالا در روزها و هفته‌های آینده تعامل خواهد داشت.»
دانشمندان قبلاً می‌دانند که ابر آتشفشانی Tonga-Hongga Haapai حاوی مقدار نسبتاً کمی دی اکسید گوگرد در مقایسه با فوران پیناتوبو است. دی اکسید گوگرد بسیار مورد توجه است زیرا می تواند نور خورشید را هنگامی که در جو پراکنده می شود منعکس کند، بنابراین میزان گرمایی که سیاره جذب می کند تغییر می کند. به دلیل محتوای دی اکسید گوگرد، فوران پیناتوبو سیاره را 1 درجه فارنهایت (0.6 درجه سانتیگراد) خنک کرد، به گونه ای که می توان در دو سال اندازه گیری کرد. با این حال، تخمین‌های کنونی نشان می‌دهد که ابر آتشفشانی Tonga-Hongga Haapai، علیرغم ابعاد فاجعه‌بار، تنها ۲ درصد از میزان دی‌اکسید گوگرد در کوه پیناتوبو را در خود دارد.
بطری شامپاین بدون قفل
جفری کارسون، آتشفشان شناس از دانشگاه سیراکوز در نیویورک، به Space.com گفت، با این حال، این تفاوت به دلیل اندازه یا قدرت انفجار نیست.
کارسون گفت: «این مربوط به منبع سنگ مذاب در عمق است. "برخی مواد آتشفشانی گوگرد زیادی دارند، برخی دیگر گوگرد بسیار کمی دارند. این بستگی به منبع دارد."
به گفته کارسون، نیروی انفجار Tonga-Hongga Haapai، بزرگترین انفجار از زمان فوران پیناتوبو در سال 1991، نتیجه ترکیبی از عوامل بود.
کارسون گفت: هیچ چیز از نظر زمین شناسی غیرعادی در مورد این آتشفشان وجود ندارد. "این یکی از هزاران آتشفشان در اطراف حاشیه اقیانوس آرام است، به اصطلاح حلقه آتش، جایی که اقیانوس آرام در زیر صفحات لیتوسفر اطراف فشرده شده است. این فرآیندی است که بیشتر آتشفشان سیاره ما را هدایت می کند."
مخلوط کردن آب با ماگما باعث واکنش های شیمیایی می شود که در آتشفشان های خشکی وجود ندارد. آب با سنگ مذاب مخلوط می شود و حباب های گاز ایجاد می کند. دمای بالا در سوراخ آتشفشانی باعث ایجاد فشار در مخلوط مانند یک بطری شامپاین می شود. در برخی مواقع، فشار به اندازه‌ای زیاد است که «درپوش» روی این بطری آتشفشانی شامپاین را جابجا کند. کارسون گفت که چقدر چوب پنبه آتشفشانی در جای خود باقی می ماند و چقدر شدید پرواز می کند به ستون آب در بالا بستگی دارد.
کارسون می‌گوید: «اگر فشار زیادی روی سیستم وارد شود، به عبارت دیگر، آب نسبتاً عمیق است، درب‌ها به آن سیستم می‌چسبند و گازها به آرامی خارج می‌شوند. "اگر نزدیک به سطح باشد، فشار آب برای نگه داشتن پوشش سیستم وجود ندارد و آن گازها به طور فاجعه باری خارج می شوند."
کارسون گفت که این گاز می تواند هزار بار حجمش را با تغییر از حالت مایع منبسط کند. فرآیندی که فورا رخ می دهد و سنگ را با نیروی انفجاری از بین می برد.
بعدی کجا منفجر می شود؟
کارسون اعتراف می کند که ماهواره ها نقش مهمی در نظارت بر فوران فوران تونگا-هنگ هاپای ایفا کرده اند. آتشفشان شناسان حسگرهایی را روی آتشفشان ها قرار می دهند که به اعتقاد آنها ممکن است فعال شوند. اما هنوز اطلاعات کمی در مورد فرآیندهای روی زمین وجود دارد و برآوردها در بهترین حالت بسیار نادرست هستند.
کارسون گفت: "ما نمی دانیم فوران آتشفشانی بعدی چه زمانی اتفاق می افتد، بنابراین ابزارهایی را روی آنهایی که فکر می کنیم فعال تر هستند قرار می دهیم." اما این آتشفشان خاص به هیچ وجه ابزاری نبوده است.
علیرغم رونق فناوری در دهه گذشته، ماهواره ها هنوز به اندازه حسگرهای زمینی تصویری دقیق ارائه نمی دهند. با این حال، می توان از داده ها و تصاویر آنها در مورد مقیاس برخورد، گسترش ابرهای آتشفشانی و تغییرات زمین در اطراف آتشفشان آموخت.
کارسون گفت: "کارهای زیادی می توان انجام داد." به عنوان مثال، ممکن است از خود بپرسید که سطح زمین چقدر تغییر کرده است و این روزها می تواند توسط ماهواره ها مشخص شود. اما به عنوان مثال، گازها در جو پراکنده می شوند و در نهایت می توانند رقیق شوند و اندازه گیری آنها از این ارتفاعات دشوار است.
تخریب آهسته سوزان
علایق اصلی تحقیقاتی کارسون، آتشفشان‌های آرام‌تر و آهسته‌سوزی است که برای هفته‌ها و ماه‌ها گدازه‌ای فوران می‌کنند و اغلب باعث آسیب جدی اما قابل پیش‌بینی‌تر می‌شوند که مردم می‌توانند برای آن آماده شوند. حتی این آتشفشان ها از رصد ماهواره ای بهره می برند. به عنوان مثال، خسارت ناشی از آتشفشان Cumbre Vieja در جزیره قناری لا پالما در اقیانوس اطلس سال گذشته تقریباً هر روز توسط ماهواره‌های صورت فلکی اروپایی کوپرنیک با جزئیات مورد ارزیابی قرار گرفت. تحلیلگران می‌توانند ساختمان‌های مفقود شده در رودخانه گدازه را بشمارند و مساحت دقیق زمین مدفون شده توسط سنگ مذاب را محاسبه کنند.
«این روزها، عکاسی حتی در مناطق بسیار دوردست بسیار رایج است [volcanic eruptions] کارسون گفت: با ماهواره‌ها. در حال حاضر تعداد بیشتری از ماهواره‌ها وجود دارد. آنها سیستم های مختلفی روی خود دارند و بنابراین ما برای انجام انواع مشاهدات در موقعیت بسیار بهتری هستیم."
ابرها را دنبال کنید
کارسون اضافه کرد که مقیاس تأثیر یک فوران آتشفشانی ممکن است لزوماً با شدت آن متناسب نباشد.
به عنوان مثال، فوران آهسته سوز در سال 2010 Eyjafjallajökull آتشفشان در ایسلند مقادیر زیادی خاکستر تولید می کند که برای هواپیما بسیار خطرناک است. نزدیک به 100000 پرواز در مسیرهای شلوغ فرا اقیانوس اطلس در نتیجه فوران آتشفشان متوقف شد.
از سوی دیگر، هونگا تونگا-هونگا هااپای، لاشه خود را در منطقه نسبتاً دورافتاده‌ای از اقیانوس آرام که با پروازهای زیادی از آن عبور نمی‌کند، رها کرد. با این حال، دانشمندان هنوز به دقت گسترش ابر را زیر نظر دارند، ابری که از آن زمان از استرالیا عبور کرده و شروع به گسترش بر روی اقیانوس هند کرده است.
پراد گفت: «ابر خاکستر در نهایت بسیار ضعیف در سراسر جهان پخش خواهد شد. به دنبال وزش باد در جنوب اقیانوس هند و جنوب آفریقا، احتمالا تا چند هفته آینده در نیمکره جنوبی باقی خواهد ماند.
وی افزود: تاکنون بیشتر ابرها بسیار بالاتر از ارتفاع پروازی هواپیماها قرار دارد. اگرچه انفجار به پایان رسیده است، اما ماهواره ها هفته ها به هنگ تونگا و همچنین ابرهای آتشفشانی نگاه خواهند کرد. پراد گفت که برخی از بینش‌های غیرمنتظره ممکن است از این مطالعه بیرون بیاید. به عنوان مثال، به دلیل ارتفاع، خاکستر آتشفشانی می تواند با لایه اوزون تعامل داشته باشد، چیزی که قبلا هرگز مورد مطالعه قرار نگرفته بود.
ترزا پولتارووا را در توییتر دنبال کنید @ ТерезаПултарова. ما را دنبال کنید در توییتر @Spacedotcom و غیره فیس بوک.