Superwulkany
i supererupcje
Termin „superwulkan”
odnosi się do wulkanu, który miał w przeszłości tzw. supererupcje, czyli
erupcje eksplozywne o sile 8 w skali VEI, które można określić jako mega-kolosalne.
Skala VEI, tzw. Wulkaniczny Indeks
Eksplozywności została opracowana w 1982 roku przez dwójkę geologów z USGS
i University of Hawaii, Chrisa Newhalla i Stephena Selfa, ma charakter
logarytmiczny, otwarty i obrazuje eksplozywność wybuchu danego wulkanu (od 0 –
erupcja łagodna, nieeksplozywna do 8 – mega-kolosalna). Supererupcje o sile 8 w
skali VEI charakteryzują się wyrzuceniem 1000 km sześciennych materiału
wulkanicznego (tefry, na którą składają się m.in. popiół i bomby wulkaniczne )
i kolumną erupcyjną o wysokości ponad 20 km, która sięgnie stratosfery.
Supererupcje o sile 8 w
skali VEI emitują tyle magmy, że zazwyczaj prowadzą do całkowitego bądź
częściowego opróżnienia komory magmowej, zapadnięcia się wulkanu i uformowania
ogromnej depresji zwanej kalderą.
Rozmieszczenie
geograficzne superwulkanów
Do najsłynniejszych
superwulkanów, czyli wulkanów zdolnych do mega-kolosalnych erupcji
piroklastycznych należą: kaldery Yellowstone,
Long Valley i La Garita (USA), Toba (Indonezja) oraz Taupo (Nowa Zelandia). Superwulkany
znajdują się także w Ameryce Południowej (np. kaldera La Pacana w Chile czy kaldera Cerro
Guacha w Boliwii) oraz w Japonii (kaldera Aira na wyspie Kiusiu obejmująca czynne stratowulkany Sakurajima oraz Shinmoedake).
Popularność
oraz kontrowersje wokół terminu superwulkan
Termin ‘superwulkan’ stał
się popularny dzięki telewizyjnej produkcji katastroficznej z 2005 roku
„Superwulkan – scenariusz katastrofy”
traktującej o hipotetycznej supererupcji kaldery Yellowstone. Wcześniej nie był raczej używany w pracach naukowych.
Dla niektórych badaczy np. dla geofizyka Mike Polanda z Obserwatorium
Wulkanologicznego Yellowstone jest on kontrowersyjny, nieostry i zbyt
sensacyjny. Naukowiec preferuje używać bardziej rozbudowanych terminów: „wulkany
zdolne do supererupcji” czy „systemów kalder”. Faktem jest, że włoska kaldera Campi Flegrei (Pola Flegrejskie) znajdująca się w okolicach Neapolu nie miała
erupcji o sile 8 w skali VEI, jednak często uchodzi za superwulkan. Podobnie
jezioro kraterowe Laacher See w
Niemczech (Nadrenia-Palatynat) wchodzące w skład obszaru wulkanicznego East
Eifel, które zasłynęło jedną potężną erupcją eksplozywną około 13 000 lat
temu o sile 6 w skali VEI (siła pamiętnej erupcji filipińskiego wulkanu
Pinatubo w 1991 roku).
Przykłady
superwulkanów i supererupcji
Yellowstone
Znajdujący się w
granicach trzech stanów Wyoming, Montana i Idaho superwulkan Yellowstone to największy system wulkaniczny w Ameryce Północnej. Powstał
w trakcie trzech cykli wulkanicznej aktywności mających miejsce w ciągu dwóch
milionów lat. Do ostatniej, niewielkiej erupcji lawowej w obrębie kaldery
Yellowstone doszło 77 000 lat temu w Pitchstone Plateau.
Yellowstone targnęły trzy
supererupcje, dlatego też uchodzi za
najgroźniejszy superwulkan na świecie. Do pierwszej z nich, Huckelberry Tuff
Ridge doszło 2.1 miliona lat temu. Wyemitowała ona 2450 km sześciennych
materiału wulkanicznego i uformowała kalderę o szerokości około 75 km oraz
grube depozyty wulkaniczne. Kolejna mniejsza supererupcja Yellowstone miała
miejsce 1.3 miliona lat temu i nazwana
została Mesa Tuff Falls. Kulminacją supererupcji Yellowstone była
erupcja Lava Creek Tuff około 640 000 lat temu, która uformowała obecną
kalderę o wymiarach 45 x 75 km. Lawa pokryła wówczas obszar o powierzchni 4.4 tysiąca km kwadratowych, a opad popiołu
miał miejsce m.in. w stanach Iowa, Luizjana i Kalifornia.
Park Narodowy Yellowstone
jest obszarem aktywnym sejsmicznie oraz charakteryzującym się osiadaniem i
opadaniem gruntu oraz aktywnością geotermalną. W jego obrębie znajduje się
największa koncentracja gejzerów na świecie, w tym najsłynniejszy gejzer Old Faithful (Stary Wiarus).
Geofizycy i sejsmolodzy
odkryli pod Yellowstone nie jedną, ale dwie komory magmowe. Mniejsza z nich,
płytka znajduje się około 10 kilometrów pod powierzchnią i obejmuje 10 000
km sześciennych magmy. Głębsza i około 4.5 razy większa od płytszej znajduje
się na głębokości pomiędzy 20-50 km. W przypadku opróżnienia płytszej komory
magmowej w wyniku erupcji głębsza komora magmowa może uzupełniać płytszą
roztopionym materiałem.
Taupo
Nowozelandzki wulkan Taupo zasłynął supererupcją około
26 500 lat temu. To potężny wulkan, który znajduje się pod powierzchnią
północnej części jeziora Taupo. Wspomniana erupcja zwana Oruanui wyprodukowała
300 km sześciennych ignimbrytu (tufu spieczonego), 500 km sześciennych pumeksu
oraz nieznaną objętość materiału wulkanicznego wewnątrz uformowanej kaldery o
szerokości 35 km. Do ostatniej, gwałtownej erupcji eksplozywnej Taupo doszło
około 1800 lat temu. Objęła ona silny opad popiołu i pumeksu w różnych
miejscach Wyspy Północnej Nowej Zelandii oraz wygenerowała olbrzymi i energiczny
spływ piroklastyczny. Przyszła, nawet niewielka erupcja Taupo może okazać się
lokalnie bardzo destrukcyjna.
Toba
80 kilometrów na południe
od miasta Medan (Sumatra Północna) znajduje się kaldera Toba o wymiarach 85 x 30 km. Jest to największa kaldera na Ziemi
uformowana w ciągu ostatnich 1.8 miliona lat.
Superwulkan Toba zasłynął
kolosalną supererupcją około 74 000 lat temu, w wyniku której wyemitował
2800 km sześciennych magmy. Dla porównania słynna erupcja indonezyjskiego
wulkanu Krakatau w sierpniu 1883
roku wyprodukowała zaledwie 12 km sześciennych materiału wulkanicznego i
spowodowała wulkaniczne tsunami, które dotarło do wybrzeży Jawy i Sumatry
zabijając ponad 36 000 ludzi.
Supererupcja Toba
prawdopodobnie trwała przez dwa tygodnie, a wygenerowane przez nią spływy
piroklastyczne (mobilne obłoki gorącego gazu, popiołu i fragmentów skalnych)
pogrzebały obszar o powierzchni 20 000 km kwadratowych wokół kaldery. Na
wyspie Samosir grubość warstwy popiołu sięgnęła 600 metrów, z kolei w Indiach
dochodziła do 6 metrów. Stratosferyczna kolumna erupcyjna sięgała wysokości
ponad 30 km. Powstała rozległa kaldera, którą z czasem wypełniła woda – w taki
oto sposób powstało dzisiejsze jezioro Toba. Musiało dojść do kompletnej
anihilacji flory i fauny w okolicach Toba, w tym do unicestwienia ludzkich
populacji. Wskutek ogromnej emisji dwutlenku
siarki (SO2) do
stratosfery nastąpił globalny i kilkuletni spadek temperatury powierzchniowej
o 3-5 stopni Celsjusza, który mógł
zaowocować zjawiskiem natychmiastowej, acz przejściowej, trwającej przez
okres 5-10 lat, tzw. wulkanicznej zimy i nieomal całkowitą zagładą ówczesnej
populacji ludzkiej albo przynajmniej jej drastycznym zredukowaniem. Nie ma co
do tego żadnych wątpliwości, że erupcja wulkaniczna o takiej magnitudzie
wpłynie na pogodę i klimat.
Erupcja superwulkaniczna
Toba była największą erupcją wulkaniczną co najmniej od 100 000 lat. Jej
ślady w postaci warstw popiołu naukowcy odkryli m.in. w Morzu
Południowochińskim, Oceanie Indyjskim, Morzu Arabskim oraz w afrykańskim
jeziorze Malawi oddalonym od miejsca erupcji o ponad 3600 km.
Wulkaniczna
zima
Przyszła supererupcja
formująca kalderę o sile zbliżonej bądź nawet przewyższającej wybuch Toba około
74 000 lat temu byłaby w stanie okresowo i drastycznie schłodzić klimat, a
co za tym idzie doprowadzić do częściowego bądź całkowitego wymierania roślin,
zwierząt i ludzi. Żyjące w trakcie supererupcji Toby populacje łowców-zbieraczy
musiały zaadaptować się do ekstremalnych warunków wulkanicznej zimy tj. zdającego
się nie kończyć zimna i mrozu. Prawdopodobnie ludzkość jeszcze nigdy nie
stanęła na skraju kompletnego wyginięcia jak w trakcie supererupcji Toba na
indonezyjskiej Sumatrze. Przetrwali ten globalny kataklizm jedynie nieliczni,
według teorii geologa Michaela Rampino,
antropologa Stanleya Ambrose oraz dziennikarki naukowej Ann Gibbons była to
populacja licząca tylko 4000 osobników, potrafiąca ze sobą w okresie kryzysu
egzystencjalnego współpracować, a nie się zwalczać. Na pewno na Ziemi zachowały
się miejsca, w których łatwiej można było przetrwać globalny kataklizm Toba.
Przyszła
erupcja superwulkanu
Przyszłą erupcję
określonego superwulkanu (jako przykład niechaj posłuży Yellowstone) zapoczątkują intensywne trzęsienia ziemi mające
miejsce przynajmniej na kilka tygodni przed wybuchem. Potem dojdzie do ogromnej
emisji lawy oraz powstania ogromnych spływów piroklastycznych i wygenerowania
stratosferycznej kolumny popiołu, który zacznie opadać na stany Wyoming, Utah i
Kolorado. Na wiele dni zapadnie ciemność, gdy rozrastająca się chmura erupcyjna
przesłoni Słońce. Opad popiołu zatruje rzeki, jeziora i rezerwuary wody pitnej,
zawali dachy tysięcy budynków – w zależności od intensywności opadu popiołu,
który jest bardzo ciężki i żrący. W zawalonych budynkach zginą dziesiątki
tysięcy ludzi.
Ogromny opad popiołu
zniszczy elektrownie, linie energetyczne i telefoniczne oraz transformatory, co
będzie skutkować długotrwałym brakiem prądu i blackoutami. Prawdopodobnie
załamie się łańcuch dostaw żywności. Nastąpi upadek rolnictwa, pola uprawne i
pastwiska zostaną skażone, jeśli supererupcja nastąpi latem czy wiosną. Gleba
utraci żyzność na wiele lat. Z głodu, pragnienia i wskutek zatruć umrą tysiące zwierząt hodowlanych. Transport lotniczy zostanie uziemiony, tak
jak w przypadku znacznie mniejszej (skala VEI = 4) erupcji islandzkiego wulkanu Eyjafjallajökull, która w kwietniu 2010 roku doprowadziła do
anulowania 100 000 lotów. Wskutek destabilizacji rolnictwa
rozpocznie się masowy głód i w konsekwencji ogromny krach finansowy.
Jeśli supererupcja
nastąpi latem jej konsekwencją będzie globalne ochłodzenie wskutek ogromnej
emisji dwutlenku siarki do atmosfery np. spadek globalnych temperatur nawet o
10 stopni C. Długotrwała wulkaniczna
zima doprowadzi do globalnej klęski
głodu. Przyszła erupcja superwulkanu jest jednym z najgorszych zagrożeń
egzystencjalnych, jakie możemy sobie wyobrazić. Katastrofą wręcz
niewyobrażalną, problemem, który nie jest
jeszcze boleśnie oczywisty jak np. antropogeniczne zmiany klimatyczne.
Yellowstone jest superwulkanem
starannie monitorowanym przez licznych wulkanologów, jednak są na Ziemi także inne słabiej
monitorowane superwulkany. Do kolejnej supererupcji wcale nie musi dojść
na terytorium USA. Warto pamiętać, że
w odróżnieniu od próby zmiany trajektorii
lecącej w kierunku Ziemi masywnej asteroidy nie da się zapobiec
supererupcji. Można spróbować dowiercić
się do komory magmowej superwulkanu i schłodzić ją wodą, ale to proces ogromnie kosztowny i musiałby potrwać
tysiące lat.
Prawdopodobieństwo
Do ostatniej supererupcji
(8 w skali VEI) nowozelandzkiego wulkanu Taupo
doszło ponad 26 000 lat, natomiast do ostatniej erupcji wulkanu o sile 7 w
skali VEI doszło w kwietniu 1815 roku,
kiedy wybuchł wulkan
Tambora na indonezyjskiej wyspie Sumbawa zabijając
przynajmniej 71 000 ludzi i powodując szereg anomalii klimatycznych w roku
1816 zwanym Rokiem Bez Lata. I choć prawdopodobieństwo całkowitej bądź
częściowej zagłady ludzkości z powodu wybuchu superwulkanu jest porównywalne do
uderzenia ogromnej asteroidy w Ziemię,
to jednak możemy mieć pewność, że taka erupcja
prędzej czy później nastąpi. Nie
jesteśmy na taką przerażającą ewentualność w ogóle przygotowani.
