چرا فوران آتشفشانی در تونگا بسیار شدید بود؟

پادشاهی تونگا اغلب توجه جهان را به خود جلب نمی‌کند، اما فوران شدید آتشفشان زیر آبی که در تاریخ ۱۵ ژانویه در این منطقه اتفاق افتاد، امواج ضربه‌ای را در حدود نیمی از جهان منتشر کرد.

کوه آتشفشان مذکور متشکل از دو جزیره کوچک خالی از سکنه به نام‌های «هونگا تونگا» و «هونگا هائاپائی» است که حدود ۱۰۰ متر بالای سطح دریا در ۶۵ کیلومتری شمال نوکوآلوفا، پایتخت تونگا، بیرون آمده است؛ اما زیر امواج، آتشفشانی بزرگ وجود دارد که حدود ۱۸۰۰ متر ارتفاع و ۲۰ کیلومتر عرض دارد.

آتشفشان هونگا-تونگا-هونگا-هائاپائی در چند دهه‌ی گذشته به‌طور مکرر فوران کرده است. در جریان رویدادهای سال‌های ۲۰۰۹ و ۲۰۱۴-۲۰۱۵، فواره‌های ماگمای داغ و بخار از میان امواج آب به بیرون فوران کرد. اما این فوران‌ها نسبت‌‌ به رویدادهای سال ۲۰۲۲ کوچک بودند. پژوهشی که در‌ مورد این فوران‌های اولیه انجام شد، نشان می‌دهد این رویداد یکی از انفجارهای عظیمی است که در آتشفشان تقریباً هر هزار سال یک بار اتفاق می‌افتد.

با توجه به این موضوع که آب دریا باید ماگما را سرد کند، چرا فوران‌های آتشفشان بسیار انفجاری هستند؟

اگر ماگما به آرامی وارد آب شود، حتی در دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد، لایه‌ی نازکی از بخار بین ماگما و آب تشکیل می‌شود. این لایه همچون عایقی عمل می‌کند که موجب می‌شود سطح خارجی ماگما سرد شود، اما زمانی که ماگما از زمینی پر از گازهای آتشفشانی به حالت انفجاری خارج می‌شود، این فرایند اتفاق نمی‌افتد. وقتی ماگما به‌سرعت با آب برخورد می‌کند، هرگونه لایه‌ی بخاری به سرعت به هم می‌ریزد و ماگمای داغ را در تماس مستقیم با آب سرد قرار می‌دهد. پژوهشگران این پدیده را «برهم‌کنش سوخت-خنک‌کننده» می‌نامند. انفجارهای بسیار شدید ماگما را از هم می‌پاشد. واکنشی زنجیره‌ای آغاز می‌شود و طی آن قطعات ماگمای جدید، سطوح داخلی داغ جدید را در‌ معرض آب قرار می‌دهند و انفجارها تکرار می‌شود و در‌ نهایت ذرات آتشفشانی را به بیرون پرتاب می‌کند و موجب انفجارهایی با سرعت مافوق صوت می‌شود.

آتشفشان بزرگ زیرآب در کنار جزایر هونگا تونگا و هونگا هائاپائی قرار دارد

در‌ نتیجه‌ی فوران سال‌های ۲۰۱۴-۲۰۱۵، یک مخروط آتشفشانی ایجاد شد و دو جزیره‌ی قدیمی هونگا به هم متصل شدند و جزیره‌ای ترکیبی به طول حدود پنج کیلومتر تشکیل شد. پژوهشگران در سال ۲۰۱۶ از منطقه بازدید کردند و کشف کردند که این فوران‌های تاریخی مقدمه‌ای برای رویداد اصلی بودند. آن‌ها با نقشه‌برداری کف دریا کاسه‌ی آتشفشانی پنهانی را در عمق ۱۵۰ متری زیر امواج کشف کردند.

کاسه‌ی آتشفشانی، فرورفتگی دهانه‌مانندی است که حدود پنج کیلومتر عرض دارد. فوران‌های کوچک (مانند آنچه در سال‌های ۲۰۰۹ و ۲۰۱۴-۲۰۱۵ رخ داد)، عمدتاً در لبه‌ی کاسه‌ی آتشفشانی اتفاق می‌افتد، اما فوران‌های خیلی بزرگ از خود کاسه‌ی آتشفشانی نشئت می‌گیرد. این فوران‌ها چنان عظیم هستند که قله‌ی ماگمای فوران‌کننده به سمت داخل فرو می‌ریزد و دهانه را عمیق‌تر می‌کند.

پژوهشگران با بررسی خصوصیات شیمیایی فوران‌های گذشته فکر می‌کنند فوران‌های کوچک نشانگر سیستم ماگمایی است که به آرامی خود را تقویت می‌کند تا برای رویدادی بزرگ آماده شود.

پژوهشگران شواهدی از دو فوران بزرگ گذشته را از کاسه‌ی آتشفشانی هونگا در رسوبات روی جزایر قدیمی پیدا کردند. آن‌ها این‌ نمونه‌ها را با رسوبات خاکستر آتشفشانی روی بزرگ‌ترین جزیره‌ی مسکونی تونگاتاپو، ۶۵ کیلومتر دورتر، مقایسه کردند.

علاوه‌بر‌این، آن‌ها با استفاده از تاریخ‌گذاری رادیوکربن نشان دادند که فوران‌های کاسه‌ی آتشفشانی بزرگ در فواصل حدود هزار سال رخ داده است و آخرین آن‌ها در سال ۱۱۰۰ پس از میلاد اتفاق افتاده است. با این دانش، به‌نظر می‌رسد فوران ۱۵ ژانویه مقدمه‌ی فورانی بزرگ‌تر باشد.

نقشه‌ای از بستر دریا مخروط‌های آتشفشانی و کاسه آتشفشانی بزرگ را نشان می‌دهد

در آینده چه اتفاقی می‌افتد؟

در این لحظه، هنوز در میانه‌ی این توالی فورانی عمده هستیم و تا حدی به این دلیل که جزیره در‌‌ حال‌‌ حاضر پوشیده از ابرهای خاکستر است، بسیاری از جنبه‌ها نامشخص است.

دو فوران قبلی ۲۰ دسامبر ۲۰۲۱ و ۱۳ ژانویه ۲۰۲۲ اندازه‌ی متوسطی داشتند. آن‌ها ابرهایی در ارتفاع ۱۷ کیلومتری تشکیل دادند و زمین جدیدی را به جزیره‌ی ترکیبی سال ۲۰۱۴-۲۰۱۵ اضافه کردند.

فوران اخیر شدیدتر از موارد قبلی بوده است. ابر خاکستر در‌ حال‌‌ حاضر حدود ۲۰ کیلومتر ارتفاع دارد. این ابر تقریباً به‌صورت متحدالمرکز در فاصله‌ی حدود ۱۳۰ کیلومتری از آتشفشان پراکنده شد و قبل از اینکه باد آن را به هم بزند، ستونی به قطر ۲۶۰ کیلومتر ایجاد کرد. این قدرت انفجاری عظیم را فقط با برهم‌کنش ماگما-خنک‌کننده نمی‌توان توضیح داد. در‌ عوض، این قدرت انفجاری نشان می‌دهد مقادیر زیادی از ماگمای تازه و گازدار از کاسه‌ی آتشفشانی خارج شده است.

فوران مذکور همچنین موجب سونامی در سراسر تونگا، فیجی و ساموآ شد. امواج ضربه‌ای هزاران کیلومتر را طی کردند، از فضا دیده شدند و در فاصله‌ی ۲۰۰۰ کیلومتری، در نیوزیلند ثبت شدند. بلافاصله پس از آغاز فوران، آسمان تونگاتاپو تاریک شد و خاکستر شروع به باریدن کرد.

همه‌ی این موارد نشان می‌دهد کاسه‌ی آتشفشانی بزرگ هونگا از خواب بیدار شده است. سونامی‌ها توسط امواج ضربه‌ای اقیانوسی و جوی در طول انفجار ایجاد می‌شوند، اما در‌ اثر رانش زمین زیر‌ دریا و فروریختن کاسه‌ی آتشفشانی نیز ایجاد می‌شوند.

هنوز مشخص نیست که آیا این نقطه‌ی اوج فوران است یا نه. این رویداد نشان‌دهنده‌ی آزاد‌ شدن عمده‌ی فشار ماگما است که ممکن است سیستم را آرام کند. با‌این‌حال‌، هشداری در رسوبات زمین‌شناسی ناشی از فوران‌های آتشفشانی قبلی نهفته است. این توالی‌های پیچیده نشان می‌دهد که هر‌ یک از رویدادهای فوران کاسه‌ی آتشفشانی هزار ساله شامل رویدادهای انفجار جداگانه‌ی زیادی بوده؛ بنابراین، ممکن است طی هفته‌ها یا حتی سال‌های آینده شاهد ناآرامی آتشفشان هونگا-تونگا-هونگا-هائاپائی باشیم. البته که به‌خاطر مردم تونگا امیدواریم چنین اتفاقی نیفتد.