Het voorspellen van vulkaanuitbarstingen wordt nog nauwkeuriger door de grootte van de ‘lavabubbels’ mee te nemen in de berekeningen. 

Weinig is indrukwekkender dan de verwoestende kracht van de natuur. Natuurgeweld kan dan ook prachtig zijn om naar te kijken, mits iedereen zich op een veilige afstand bevindt. Gelukkig zijn we anno 2018 best goed in het voorspellen van wanneer er een orkaan langs komt razen of er een vulkaan uitbarst.

Voor die tweede blijkt het goed om ook de grootte van de gasbubbels die opborrelen uit de hete lava mee te nemen in de berekeningen, schreven Cambridge-onderzoekers onlangs in vakblad Nature Geoscience. De samenstelling van de vulkanische gassen, als voorspellers van een mogelijke uitbarsting, blijkt namelijk ook af te hangen van de bubbelgrootte.

Lees ook: Opmerkelijke vondsten bij Japanse supervulkaan

Voorspellend gas

Een van de manieren om vulkaanuitbarstingen te voorspellen, is door de gassen te meten die uit de potentiële vuurspuwer ontsnappen. Veranderingen in de samenstelling van die gassen – zoals koolstofdioxide en zwaveldioxide – spiegelen de magma onder de aardkorst en kunnen zo voorbodes zijn van shifts vulkaanactiviteit.

Doorgaans werden vulkanische gassen direct boven zogeheten fumarolen gemeten – openingen in de aardkorst waar vulkanische dampen uit kunnen ontsnappen. Helaas is zo’n directe meting niet mogelijk bij een 200 meter breed lavameer dat op de bodem van een diep krater met steile hellingen ligt.

Zo’n krater als bij Kilauea maakt het vrijwel onmogelijk dicht genoeg bij de lava te komen om directe metingen te doen. Bron: Clive Oppenheimer, Cambridge University

Infrarood spectrometer

In plaats van de damp dus direct te meten, gebruikte het team bij het lavameer van vulkaan Kilauea op Hawaii een infrarood spectrometer. Hiermee werd elke paar seconden de gassamenstelling in de lucht boven het lavameer gemeten. Uit elke aparte meting konden onderzoekers de temperatuur van het gas berekenen. Wat bleek: het varieerde tussen 1150 °C – dezelfde temperatuur als de kolkende lava – en 900 °C – ‘koud’ genoeg om lava te doen stollen.

Met behulp van een infrarood spectrometer konden de onderzoekers de samenstelling van het vulkanische gas meten. Bron: Clive Oppenheimer, Cambridge University.

Koele bubbels

Waarom is het gas soms zoveel kouder dan de lava? Bubbels, menen de onderzoekers. De temperatuur van het gas bleek hoog wanneer het lavameer kalm was, en laag als het druk bubbelde. Grotere bubbels – gevormd door de samensmelting van kleinere – stijgen sneller door de magma omhoog. Naarmate de druk richting de oppervlakte minder wordt, zetten de grote bubbels snel uit. “Het is waarschijnlijk die uitzetting die ervoor zorgt dat het gas afkoelt”, legt geoloog Graham Andrews van de West Virginia-universiteit in de VS uit.

Het gas uit de grote lavabubbels bleek niet alleen koeler, het bevatte relatief ook meer zuurstof dan verwacht. De verhouding tussen koolstofdioxide en koolstofmonoxide was zes keer zo hoog bij druk bubbelende lava dan bij een kalm meer. Voorheen werd gedacht dat de chemische balans van vulkanische gassen afhankelijk was van de omringende magma. “Maar dit onderzoek suggereert dat als de bubbels groot genoeg worden, sommige gassen tijd hebben te ontsnappen”, legt Andrews uit.

Voorspellen

Volgens de onderzoekers is het belangrijk het ‘bubbeleffect’ voortaan mee te nemen bij voorspellingen van mogelijke uitbarstingen. Overigens zou men aan de hand van gecontroleerde experimenten de invloed van de bubbelgrootte kunnen checken. “Maar,” stelt Andrews “ik kan geen andere reden bedenken voor de soms lagere gastemperatuur.”

Ook zouden de bevindingen volgens de onderzoekers impliceren dat vulkaanuitbarstingen de atmosfeer van de hele vroege aarde zuurstofrijker hebben gemaakt. De zuurstofstijging had een gigantische impact op het leven op aarde, onder andere door de vorming van de beschermende ozonlaag. Speculatief, maar opwindend, meent Andrews.

Bronnen: Nature Geoscience, EurekAlert!

Beeld: Clive Oppenheimer, Cambridge University

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!