تصورات جديدة حول أسباب «ثورات البراكين الفائقة»

حدث منفرد منها قد يؤدي إلى تغطية قارة كاملة بالرماد

هل حاولت أن تمسك بكرة من كرات الشاطئ تحت الماء؟ إذ إن القوة ذاتها التي تدفعها لكي تطفو وتقذف إلى الأعلى مسؤولة عن أكبر الثورات البركانية «الفائقة» supervolcanic eruptions في العالم، استنادا إلى تصورات جديدة عما يحصل للمواد البركانية المنصهرة الواقعة تحت ضغط شديد. والأكثر من ذلك فإن مثل هذه الثورات البركانية الكبيرة قد تحصل بمعدل 100 مرة أكثر مما كان يعتقد سابقا.

* ثورات فائقة
وكما يوحي الاسم، فإن مثل هذه الثورات البركانية هي أكثر تفجرا من الثورات العادية لأنها قادرة على إطلاق أكثر من 1000 كيلومتر مكعب من المواد في الثوران الواحد لتغطي قارة بأكملها بالرماد. وهي أيضا من النوادر، فقد مضت نحو 75 ألف سنة، قبل أن يشهد البشر انفجارات مثل هذه.
لكن الثورات الصغيرة تحصل أكثر من الكبيرة. لكن استقراء العلاقة بينهما لا يعمل جيدا. لكن يبدو من الحالات القليلة التي نعرفها أن الثورات الكبيرة الحقيقية تحصل أقل من المتوقع. وهذا مرده إلى أنها نادرة الحدوث جدا، لكي يجري إحصاؤها بشكل موثوق. بيد أنها قد تشير إلى آلية مختلفة تكمن وراء الثورات الكبيرة. في أي حال، تعتبر الثورات الكبيرة صعبة التوقع مقارنة بالنوع العادي.
ومصدر الثورات العادية هو ضخ المواد المنصهرة لنفسها إلى داخل التجويف، أو الحجرة البركانية التي تقوم بزيادة الضغط الداخلي، متسببة في انفجار البركان وتفجره أشبه بالبالون الذي يجري نفخه بسرعة.
والبراكين الكبيرة لها تجاويف أكبر أيضا، مع جدران ساخنة ومرنة، مما يعني تمددها وتوسعها كلما دخلت مواد منصهرة جديدة إليها من دون انفجار أعلاها.
وكان لوكا كاريشي من جامعة جنيف في سويسرا وزملاؤه قد قاموا بمحاكاة 1.2 مليون ثورة بركانية كبيرة وصغيرة، عن طريق تغيير عدد من العوامل، كمعدل تدفق الحمم البركانية الجديدة وتفاوت الضغط المطلوب لحصول الثورة والهيجان.
وتبين من اكتشافاتهم أن تجاويف المواد المنصهرة للبراكين الكبيرة، تمتلئ بشكل بطيء أكثر بالمواد المنصهرة الساخنة. والكميات الكبيرة منها هي أقل كثافة من القشرة الباردة المحيطة بها، تماما مثل الكرة التي تحتجز تحت الماء وتنقذف فجأة إلى السطح باندفاعة وثورة كبيرة.
ويؤدي مثل هذا القذف القوي جدا إلى زيادة الضغط على الحجرة عبر مئات الملايين من السنوات، حتى تصبح من القوة الكافية لكي تكسرها وتثور منها.

* مراقبة الخطر
وقام فريق آخر بقيادة ويم مالافايت من معهد الاتحاد السويسري للتقنيات في زيوريخ بإعادة محاكاة هذا الوضع في المختبر، فقاموا بحشر مادة من السيليكات التي تكون المواد المنصهرة بين حجرين من الماس أثناء تسخينها. وبلغ ضغط العينة هذه نحو 36 ألف ضغط جوي، بحرارة وصلت إلى 1700 درجة مئوية، التي تشابه درجة حرارة حجرة المواد المنصهرة. وقام مالافايت باستخدام الأشعة السينية لقياس كثافة السليكات السائلة ومقارنتها مع كثافة الصخور الصلبة الموجودة على سطح الأرض. وكان الفرق الشاسع بدرجات الحرارة الذي اكتشفوه، ما يكفي لاندفاع كميات كبيرة من السيليكات السائلة عبر الصخر الصلب الموجود فوقها، تماما كما أشار إليه فريق كاريشي.
ومن شأن الرصد البعيد للمواد المنصهرة ومراقبتها داخل البراكين الكبيرة، عن طريق استخدام التصوير الزلزالي، المساعدة على مراقبة خطر ثورات البراكين التي تسببها قوة الطفو هذه وفقا إلى كاريشي. «وكل ما ينبغي علينا عمله، هو تقدير سماكة هذا الجسم المنصهر، ومعرفة ما إذا كان ضغطه متناسبا مع حصول الثوران».
وأشارت هذه الآلية الجديدة لثورات البراكين الكبيرة إلى أنها قد تحدث بين 10 إلى 100 مرة أكثر مما كان يعتقد سابقا، وفقا إلى كاريشي، على الرغم من أن أحد محدوديات النموذج هذا هو الافتراض بأن المواد المنصهرة الجديدة التي تدخل القشرة تكون بالمعدل نفسه في كل مكان. لكن علماء طبقات الأرض يدركون سلفا أن ذلك غير واقعي. فمواقع مثل البركان الكبير الموجود في محمية «يالوستون» الوطنية في ولاية يومينغ في أميركا، تسجل معدلات عالية من تدفق المواد المنصهرة، «وبذلك يتوجب علينا البحث في جميع أرجاء المعمورة لتقدير معدل تدفق مثل هذه المواد»، كما يقول، لأن مثل هذه المعلومات من شأنها أن تقلل معدل حدوث الثورات التي يتوقعها هذا النموذج.