De meeste vulkaanuitbarstingen vinden ongezien op de bodem van de wereldzeeën plaats. In recente jaren, oceanografie heeft aangetoond dat dit onderzeese vulkanisme niet alleen lava afzet, maar ook grote hoeveelheden vulkanische as uitwerpt.

"Dus zelfs onder waterlagen van kilometers dik, die grote druk uitoefenen en zo een effectieve ontgassing verhinderen, er moeten mechanismen zijn die leiden tot een 'explosieve' desintegratie van magma, " zegt professor Bernd Zimanowski, hoofd van het Fysisch-Vulkanologisch Laboratorium van Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in Beieren, Duitsland.

Publicatie van een internationale onderzoeksgroep

Een internationale onderzoeksgroep onder leiding van professoren James White (Nieuw-Zeeland), Pierfrancesco Dellino (Italië) en Bernd Zimanowski (JMU) hebben nu voor het eerst een dergelijk mechanisme gedemonstreerd. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen .

De hoofdauteur is Dr. Tobias Dürig van de Universiteit van IJsland, een JMU-alumnus en voormalig Röntgen Award-winnaar van het JMU Institute of Physics. Voordat hij naar IJsland ging, Dürig was lid van de onderzoeksgroepen van professor Zimanowski en professor White.

Duikrobot gestuurd naar een diepte van 1, 000 meter

Het team deed onderzoek naar de Havre Seamount-vulkaan die ten noordwesten van Nieuw-Zeeland ligt op een diepte van ongeveer 1, 000 meter onder het zeeoppervlak. Deze vulkaan is in 2012 uitgebarsten en de wetenschappelijke gemeenschap werd zich ervan bewust.

De uitbarsting creëerde een drijvend tapijt van puimsteendeeltjes dat uitbreidde tot ongeveer 400 vierkante kilometer - ongeveer de grootte van de stad Wenen. Nu werd een duikrobot ingezet om de asafzettingen op de zeebodem te onderzoeken. Uit de waarnemingsgegevens ontdekte de groep van James White meer dan 100 miljoen kubieke meter vulkanische as.

De duikrobot nam ook monsters van de zeebodem, die vervolgens werden gebruikt in gezamenlijke experimentele studies in het Fysisch-Vulkanologisch Laboratorium van JMU.

Experimenten in het fysisch-vulkanologisch laboratorium

“We smolten het materiaal en brachten het onder verschillende omstandigheden in contact met water. er vonden explosieve reacties plaats die leidden tot de vorming van kunstmatige vulkanische as, " legt Bernd Zimanowski uit. De vergelijking van deze as met de natuurlijke monsters toonde aan dat processen in het laboratorium vergelijkbaar moeten zijn geweest met die op een diepte van 1, 000 meter op de zeebodem.

Zimanowski beschrijft de beslissende experimenten:"Tijdens het proces, het gesmolten materiaal werd onder een laag water in een kroes met een diameter van tien centimeter geplaatst en vervolgens vervormd met een intensiteit die ook te verwachten is wanneer magma uit de zeebodem komt. Er worden scheuren gevormd en water schiet abrupt in het gecreëerde vacuüm. Het water zet dan explosief uit. Eindelijk, deeltjes en water worden explosief uitgestoten. We leiden ze door een U-vormige buis een waterbassin in om de koelsituatie onder water te simuleren." De deeltjes die zo ontstaan, de 'kunstmatige vulkanische as, ' correspondeerde in vorm, grootte en samenstelling aan de natuurlijke as.

Mogelijke effecten op het klimaat

"Met deze resultaten we hebben nu een veel beter begrip van hoe explosieve vulkaanuitbarstingen onder water mogelijk zijn, ", zegt de JMU-hoogleraar. Verder onderzoek moet ook uitwijzen of vulkanische explosies onder water mogelijk een effect hebben op het klimaat.

"Met onderzeese lava-uitbarstingen, het duurt vrij lang voordat de hitte van de lava naar het water is overgebracht. Bij explosieve uitbarstingen, echter, het magma wordt opgedeeld in kleine deeltjes. Hierdoor kunnen warmtepulsen ontstaan ​​die zo sterk zijn dat de thermische evenwichtsstromen in de oceanen lokaal of zelfs wereldwijd worden verstoord." En die stromingen hebben een belangrijke impact op het mondiale klimaat.

Infobox:Vulkanen op de oceaanbodem

Er zijn ongeveer 1, 900 actieve vulkanen op het land of als eilanden. Het aantal onderzeese vulkanen wordt veel hoger geschat. Exacte aantallen zijn niet bekend omdat de diepzee grotendeels onontgonnen is. Overeenkomstig, de meeste onderzeese vulkaanuitbarstingen blijven onopgemerkt. Onderzeese vulkanen groeien langzaam naar boven door terugkerende uitbarstingen. Als ze het wateroppervlak bereiken, het worden vulkanische eilanden, zoals het actieve Stromboli bij Sicilië of enkele van de Canarische Eilanden.