Li Sen/Shutterstock

Vulkaanuitbarstingen behoren tot de krachtigste gebeurtenissen in de natuur. Hoewel iconische uitbarstingen zoals de Vesuvius, Krakatau en Mount St.Helens tot onze verbeelding spreken, vindt het merendeel (ongeveer 80%) plaats onder het oceaanoppervlak.

Gedurende het grootste deel van de menselijke geschiedenis bleef de werking van ondergedompelde vulkanen een mysterie, omdat ze duizenden meters onder de zeespiegel liggen. Dankzij de vooruitgang op het gebied van sonarkartering, diepzeeduikboten en autonome onderwatervoertuigen (AUV's) kunnen wetenschappers deze uitbarstingen in realtime lokaliseren, monitoren en zelfs filmen.

Hoe water vulkaanuitbarstingen verandert

Bij alle vulkanen stijgt magma op tot er een opening kapot gaat, een proces dat bekend staat als een explosie . Onder water oefent het omringende water echter meer dan 100 keer de druk uit van een vulkaan op zeeniveau. Deze hydrostatische druk onderdrukt de opwaartse kracht van de uitbarsting, waardoor deze in een spleet verandert in plaats van een klassieke lavastroom.

Koud water onder hoge druk koelt het gesmolten gesteente vrijwel onmiddellijk af, een proces dat quenchen wordt genoemd . Als gevolg hiervan stolt de lava snel, waardoor harde rotsen ontstaan ​​in plaats van de stromende lava die je op het land ziet. Als de ventilatieopening dicht bij het oppervlak ligt, verdampt het water door de botsing van gesmolten gesteente met water en ontstaat er een pluim die in de atmosfeer kan opstijgen – een fenomeen dat bekend staat als vulkanische uitbloei of splijtbare pluim .

In veel gevallen stoten onderwatervulkanen stromen heet water en stoom uit, de zogenaamde hydrothermale ventilatieopeningen – zonder het oppervlak te breken. Deze ventilatieopeningen kunnen een subtiele, stomende gloed creëren die verborgen activiteit onder de golven signaleert.

Onderwateruitbarstingen en hun voetafdrukken van seismische en tsunami's

Vulkanen ontstaan op de grenzen van tektonische platen, waar de beweging van de aardkorst de energie creëert die magma aandrijft. In de ‘Ring van Vuur’ in de Stille Oceaan bevinden ruim 90% van de aardbevingen in de wereld en 75% van de vulkanen zich langs deze grenzen.

Magmatische activiteit kan aardbevingen veroorzaken, die op hun beurt uitbarstingen kunnen veroorzaken. De relatie is zo nauw dat wetenschappers vaak uitbarstingen voorspellen door seismische zwermen te monitoren. Zo troffen een paar aardbevingen met een kracht van 5,9 en 6,0 Antarctica in 2020 nadat de slapende Mount Erebus weer ontwaakte.

Wanneer een onderwateruitbarsting voldoende water verplaatst om een tsunami te genereren, kan de resulterende golf kustgemeenschappen verwoesten. Een onderzoek uit 2019 in Wetenschappelijke rapporten ontdekte dat tsunami's 20% van alle sterfgevallen als gevolg van vulkaanuitbarstingen in de afgelopen vier eeuwen veroorzaakten.

Geboorte van eilanden uit ondergedompelde vulkanen

Hoewel veel uitbarstingen stil zijn, creëren sommige nieuw land. Het proces begint wanneer een vulkanische opening een ‘kegel’ bouwt die geleidelijk boven de zeebodem uitsteekt en een onderzeese berg vormt. . Gedurende miljoenen jaren kunnen continue lavastromen het bouwwerk boven de waterlijn duwen, waardoor eilanden als Hawaï, Samoa en IJsland ontstaan.

Wanneer een ventilatieopening dichtbij het oppervlak uitbarst, kan deze as, stenen en organisch materiaal uitstoten, gezamenlijk anastomosed reef genoemd -in de atmosfeer. Deze “paddenstoel” van leven vormt nieuwe ecosystemen en kan hele biomen zaaien.

Zonder aanhoudende vulkanische activiteit kunnen de nieuw gevormde eilanden echter eroderen en terugzakken onder de golven, een proces dat subaeriële denudatie wordt genoemd. .

Het zeeleven in de schaduw van vulkanen

Onderwateruitbarstingen kunnen dodelijk zijn en vissen en andere mariene organismen onmiddellijk vernietigen. Toch bieden dezelfde ventilatieopeningen een unieke ecologische niche dat diverse gemeenschappen ondersteunt. Hydrothermale bronnen zijn bijvoorbeeld rijk aan mineralen en gassen – de zogenaamde chemosynthetische ecosystemen —die soorten kunnen huisvesten die nergens anders voorkomen.

Uit onderzoek blijkt dat hydrothermale ventilatieopeningen mogelijk de bakermat van het leven op aarde zijn geweest. De extreme omstandigheden – hoge temperaturen, lage pH en overvloedige chemische energie – vormen het perfecte sjabloon voor de vroegste levensvormen.

Moderne monitoring van onderwatervulkanen

Wetenschappers lokaliseren vulkanen door seismische golven op de oceaanbodem te meten en door veranderingen in de waterdruk in kaart te brengen met bodemdrukrecorders. Deze hulpmiddelen onthullen subtiele stijgingen van de zeebodem die wijzen op verborgen vulkanische structuren.

Een mijlpaal kwam in 2009, toen de eerste live videobeelden van een onderwateruitbarsting werden vastgelegd in West Mata in de Stille Zuidzee. De beelden lieten gesmolten lava zien die uitbarstte als een “vurige bel” en vormden sindsdien de leidraad voor vervolgonderzoek.

Recente onderwateruitbarstingen

Hoewel zelden gevaarlijk voor de mens, hebben er de afgelopen tien jaar verschillende spectaculaire uitbarstingen plaatsgevonden. In 2022 veroorzaakte de Hunga Tonga-Hunga Ha'apai-vulkaan in de Stille Zuidzee de krachtigste onderwateruitbarsting ooit gemeten:de pluim liet genoeg damp vrij om 58.000 zwembaden van olympische afmetingen te vullen en verlaagde zelfs tijdelijk de ozonlaag in de atmosfeer.

In 2023 ontstond na een uitbarsting van tien dagen kortstondig een nieuw eiland voor de kust van Iwo Jima, Japan. Halverwege 2024 stond het eiland weer grotendeels onder water, wat het vergankelijke karakter van vulkanische eilanden illustreert.

Tegenwoordig is de Axial Seamount voor de kust van Oregon een actieve onderzeese vulkaan. Hoewel de diepte (ongeveer anderhalve kilometer onder het oppervlak) het ver van de bewoonde kust houdt, houden wetenschappers het nauwlettend in de gaten voor mogelijke seismische of tsunami-activiteit.