地球上で最も寒いこの場所は、渦巻く溶岩湖が火山の中心部への窓を提供する珍しい場所の 1 つでもあります。
でエレバス火山南極では、長命の溶岩湖が蒸気を吐き出し、火山の仕組みの謎を解明しようとその斜面をよじ登る科学者たちに溶岩爆弾を発射する。 (溶岩爆弾は、飛んでくる溶岩の塊です。)
「私たちは、溶岩湖は実際にはマグマだまりの頂上だと考えています。そのため、溶岩湖を研究することで、火山の内部で何が起こっているのかを知ることができます」とソコロにあるニューメキシコ工科大学の火山学者フィリップ・カイル氏は語った。 1960年代後半。
Erebus は 1970 年代から継続的に活動を続けています。 40 年以上にわたり、カイルのような研究者は、短い夏の間に高さ 12,450 フィートの山頂に登り、一連の監視装置を設置してエレバスを世界で最も集中的に監視されている火山の 1 つに変えました。
数十年間の初め、科学者たちはエレバスで毎年夏にわずか数週間分の貴重なデータを収集していました。現在、厳しい気候にもかかわらず、地震モニターから赤外線カメラに至るまで、あらゆるものが一年中火山に設置されています。機器はまた、火山の表面の膨張と沈下を追跡し、地下で脈動するマグマを監視します。聞く超低周波音(人間の可聴範囲を下回る音);空気中に漏れるガスの匂いを嗅ぎます。
ドラゴンの息吹
この長い野営地から得られた注目すべき発見の 1 つは、溶岩湖が眠っているドラゴンのように定期的にハフッとかき混ぜていることです。 「エレバスは息をしていると言いたいのですが、エレバスは息を吐くことしかできないので、よく言われません」とカイルさんは語った。
カイル氏の共同研究者であるケンブリッジ大学の火山学者クライブ・オッペンハイマー氏は、数年前、終わりのない湖の測定から湖の信頼できるパターンに初めて気づいた。ガスプルーム。ガスの総量は、二酸化炭素と水のほぼ同量で、少量の二酸化硫黄と塩化水素が含まれますが、10 分間のサイクルで増減します。ガスの組成も同じサイクルで切り替わります。
しかし、短い夏の研究シーズンのため、科学者たちはこの現象が自分たちの時計だけで起こっているのかどうか確信が持てなかった。おそらくドラゴンは冬に目覚めたでしょう。
2014年6月に雑誌に掲載予定の研究によると、エレバスの研究者らは現在、通年装備を備えており、このサイクルが2004年以来5分から18分の間で変動し、年間を通じて継続していることを証明したという。地球惑星科学レター。
研究論文の筆頭著者で英国ケンブリッジ大学の地球物理学者であるナイアル・ピーターズ氏は、「挙動は驚くほど一定を保っている。これは火山としては実際には非常に珍しいことだ」と述べた。
新しい研究では、泡立つ湖での他の興味深い行動も報告されています。例えば、溶岩は10分間のガスサイクルに合わせて盛り上がり、その表面は約6～10フィート上下する、とピーターズ氏は述べた。そして、湖面で冷却された溶岩は亀裂を生じ、変動するガスに合わせた速度で外側に流れ出ます。 「湖をパイプの上に置かれたボウルと考えてください。新しいマグマの塊が底に上がってくると、それらは上昇して広がります」とピーターズ氏はライブサイエンスのOur Amazing Planetに語った。 「それは、湖の中心から外側に向かう速度の流れで見られるものです。それは、徐々に対流している濃い、糖蜜のような液体のように見えます。」
珍しい景色
溶岩湖はまれです。火山は継続的に溶岩を地表に供給する必要があるため、地球上で長命な湖は 4 つだけです。エレバス、ハワイのキラウエア火山、エチオピアのエルタアレ火山、コンゴ民主共和国のニーラゴンゴ火山には湖があります。
エレバス火山のマグマはフォノライトと呼ばれる珍しいタイプで、ハワイのキラウエアやエチオピアのエルタ・エールの玄武岩よりも最大100倍粘度が高い。アクティブなのはエレバスだけだけど火山カイル氏によると、フォノライト溶岩とその双子は東アフリカ地溝帯のキリマンジャロだという。どちらも、地球の地殻が引き裂かれている亀裂から隆起した、急峻な側面を持つ円錐形のフォノライト火山です。ロス島からそびえ立つエレバスは、マクマード研究基地やニュージーランドのスコット基地から見ることができます。
米国地質調査所ハワイ火山観測所の火山学者マット・パトリック氏は、エレバス火山の溶岩湖での長期観測は、マグマ系への貴重な窓に関する唯一の厳密な研究の一つであると述べたが、この研究には関与していない。
「ピーターズの論文は、溶岩湖の活動について独自に詳細に観察したことが主な理由で、活動中の溶岩湖を理解する上で大きな一歩となった」とパトリック氏は述べた。
仕組み
エレバスチームのメンバーは、豊富なデータを活用して、火山がどのように機能するかを説明するという次の大きな目標に向かって進んでいます。
「それが64,000ドルの問題です」とカイルは、奇妙にも予測可能な配管について語った。
安定した呼気の原因として考えられるものは次のとおりです。溶岩ランプの中で浮き沈みする塊を想像してください。次に、これらの塊を、深く埋められたマグマだまりから溶岩湖に供給する地下パイプに入れます。ジャーナル地球惑星科学レターズの同じ号に掲載される別の研究のモデルによると、溶岩はパイプ内を上下に移動し、溶岩ランプに似た流れと逆流を起こします。
「何が起こっているかの物理学はかなり異なりますが、これは簡単な類似点です」と、「溶岩ランプ」研究の共著者であるピーターズ氏は述べた。 「新鮮なマグマの塊は、連続した流れとしてではなく、塊として入ってきます。」
しかし、実際の体と同じように、この「呼吸」はげっぷの噴火とは異なる火山の部分から来ています。エレボスが噴火したとき大きな気泡が発生して破裂する湖では、周囲の斜面に溶岩が飛び散っています。火山の溶岩爆弾の中にはバスほどの大きさのものもあります。
エレバスでは、これらのげっぷは、10分ごとに満ち引きするガスとは異なる組成を持っていることを研究者らが発見した。研究者らは、この違いは爆弾を発射する泡が火山のより深いところから来たことを意味すると考えている。
「この 2 つの行動は互いに非常に切り離されているようです」とピーターズ氏は言う。噴火によって溶岩湖の水位が突然低下した場合でも、ガスの循環は続くと同氏は指摘した。
上部と下部のコンピューターモデリング火山配管ピーターズ氏は、この一連の奇妙な行動を説明し、他の火山の内部の仕組みについての洞察を得るのに役立つだろうと述べた。
しかし、ハードルがあります。
「基本的に、溶岩の測定可能な特性はすべてまだ解明されていない」とピーターズ氏は言う。さえ溶岩の温度は単なる推測であり、直接測定されたことはありません。その理由の一つは、爆弾の飛来による死亡の危険性であり、また湖が深さ330フィートのクレーターに囲まれていることもある。 「夢は、湖にケーブルから器具をぶら下げる、いわゆる火山釣りをすることです」とピーターズ氏は語った。