Eind december 2014, een onderzeese vulkaan in het Zuid-Pacifische Koninkrijk Tonga barstte uit, het sturen van een gewelddadige stroom van stoom, as en rots in de lucht. De aspluimen stegen tot 30, 000 voet (9 kilometer) de lucht in, vluchten omleiden. Toen de as uiteindelijk neerdaalde in januari 2015, een pasgeboren eiland met een 120 meter hoge top genesteld tussen twee oudere eilanden - zichtbaar voor satellieten in de ruimte.

Het nieuw gevormde Tongaanse eiland, onofficieel bekend als Hunga Tonga-Hunga Ha'apai naar zijn buren, zou aanvankelijk enkele maanden duren. Nu heeft het een levensduur van 6 tot 30 jaar, volgens een nieuwe NASA-studie.

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai is het eerste eiland van dit type dat uitbarst en blijft bestaan ​​in het moderne satelliettijdperk. het geeft wetenschappers een ongekend zicht vanuit de ruimte op zijn vroege leven en evolutie. De nieuwe studie biedt inzicht in de levensduur en de erosie die nieuwe eilanden vormt. Het begrijpen van deze processen kan ook inzicht verschaffen in soortgelijke kenmerken in andere delen van het zonnestelsel, inclusief Mars.

"Vulkanische eilanden zijn enkele van de eenvoudigste landvormen om te maken, " zei eerste auteur Jim Garvin, hoofdwetenschapper van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Onze interesse is om te berekenen hoeveel het 3D-landschap in de loop van de tijd verandert, vooral het volume, die op andere dergelijke eilanden slechts een paar keer is gemeten. Het is de eerste stap om erosiesnelheden en -processen te begrijpen en te ontcijferen waarom het langer heeft geduurd dan de meeste mensen hadden verwacht."

Het Tongaanse eiland is het derde "surtseyan" vulkanische eiland in de afgelopen 150 jaar dat opduikt en langer dan een paar maanden blijft bestaan. Surtsey is een eiland dat zich begon te vormen tijdens een soortgelijk explosief, zee-uitbarsting voor de kust van IJsland in 1963.

Vanaf het begin van het Tongaanse eiland, het werd maandelijks bijgehouden, satellietwaarnemingen met hoge resolutie, zowel met optische sensoren als radar, die door wolken heen kijkt. Gealarmeerd voor de vulkaanuitbarsting door NASA's Rapid Response-programma voor de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) -instrumenten, Garvin en zijn collega's stuurden satellieten om het eiland te observeren zodra de uitbarsting voorbij was. Met behulp van deze beelden, het onderzoeksteam maakte driedimensionale kaarten van de topografie van het eiland en bestudeerde de veranderende kustlijnen en het volume boven zeeniveau.

Het team heeft twee mogelijke scenario's berekend die van invloed zijn op de levensduur. De eerste is een geval van versnelde erosie door golfslijtage, die de tufsteenkegel in zes tot zeven jaar zou destabiliseren, het verlaten van slechts een landbrug tussen de twee aangrenzende oudere eilanden. Het tweede scenario gaat uit van een langzamere erosiesnelheid, waardoor de tufsteenkegel ongeveer 25-30 jaar intact blijft.

De verschillende scenario's zijn het gevolg van onzekerheid in de schatting van het aanvankelijke volume van de eilandtufsteenkegel onmiddellijk na de uitbarsting en voordat de eerste stereosatellietbeelden na drie maanden werden verkregen. Ze weerspiegelen ook de verschillende mate van erosie die werd waargenomen in de eerste zes maanden (versneld) en later (meer gematigd). Hun analyse werd op 11 december gepresenteerd op de American Geophysical Union Fall Meeting in New Orleans.

De meest dramatische veranderingen op het eiland deden zich voor in de eerste zes maanden. aanvankelijk, het nieuwe eiland was relatief ovaal en verbonden met het naburige eiland in het westen. Echter, tegen april bleek uit analyse van satellietbeelden dat de vorm drastisch was veranderd.

"Die kliffen van vulkanische as zijn behoorlijk onstabiel, " zei remote sensing specialist en NASA Goddard co-auteur Dan Slayback van de terugwijkende kliffen aan de zuidkant van het eiland. Golfactie herverdeelde vervolgens het geërodeerde sediment om een ​​landbrug te vormen naar het bestaande eiland in het oosten, hij zei.

In mei, de zuidoostelijke rand van de binnenste kraterwand werd overspoeld door de Stille Oceaan, het kratermeer openen naar de oceaan. Op dat moment dachten zowel Garvin als Slayback dat dit het einde van het eiland zou kunnen zijn. Maar tegen juni satellietbeelden toonden aan dat zich een zandbank had gevormd, het afsluiten van de krater. Terwijl het eiland bleef evolueren, eind 2016 was het stabieler.

Het nieuwe eiland ligt aan de noordrand van een caldera bovenop een onderwatervulkaan van bijna 4, 600 voet (1, 400 meter) boven de omringende zeebodem, volgens metingen van de bathymetrie op zee, uitgevoerd door geoloog en co-auteur Vicki Ferrini van het Lamont-Doherty Earth Observatory aan de Columbia University in Palisades, New York.

Onderwater, de basis van de nieuwe vulkanische koepel die het eiland vormde, strekt zich ongeveer 1 kilometer uit vanaf de kustlijn tot in de bodem van de grotere caldera, die ongeveer drie mijl (vijf kilometer) breed is. In het ondiepste deel van het onderzoeksgebied dat het dichtst bij de zuidkant van het eiland ligt, de zeebodem loopt uit in een bijna vlakke plank, wat waarschijnlijk belangrijk is bij het verklaren van het patroon van herverdeling voor het geërodeerde materiaal, zei Ferrini.

Bewijs van eerdere uitbarstingen van andere, kleinere koepels zijn ook zichtbaar rond de rand van de caldera, hoewel weinigen het oppervlak doorbreken.

"Er is een enorme hoeveelheid materiaal uit deze uitbarsting gekomen, mogelijk groter dan bij Surtsey, " zei Ferrini. "Het andere interessante is dat de twee eilanden die deze nieuwe landmassa omringen een behoorlijk taai substraat hebben, dus er gebeurt iets om dit te laten stollen en op zijn plaats te houden, chemisch."

Het 54-jarige Surtsey-eiland bij IJsland overleefde de eerste paar maanden omdat opgewarmd zeewater na de uitbarsting in wisselwerking stond met as. het fragiele en gemakkelijk geërodeerde gesteente chemisch veranderen in een taaier materiaal. Garvin en Ferrini denken dat er iets soortgelijks is gebeurd met dit nieuwe eiland. Hun volgende stap is een gedetailleerde chemische analyse van gesteentemonsters.

Het Tongaanse eiland kan onderzoekers ook helpen om vulkanische kenmerken op Mars te begrijpen die er hetzelfde uitzien.

"Alles wat we leren over wat we op Mars zien, is gebaseerd op de ervaring van het interpreteren van aardse fenomenen, " zei Garvin. "We denken dat er op Mars uitbarstingen waren in een tijd dat er gebieden waren met hardnekkig oppervlaktewater. We kunnen dit nieuwe Tongaanse eiland en zijn evolutie misschien gebruiken om te testen of een van deze een oceanische omgeving of een kortstondige merenomgeving vertegenwoordigde."

Natte omgevingen zoals deze gecombineerd met warmte van vulkanische processen, hij voegde toe, kunnen uitstekende locaties zijn om te zoeken naar bewijs van een vorig leven.