Wybuch wulkanu Tonga był tak silny jak erupcja Krakatau w XIX wieku

Najnowsze analizy wykazały, że erupcja wulkanu Hunga Tonga-Hunga Ha'apai wygenerowała tak duże fale w atmosferze, co wybuch Krakatau. Do jego erupcji doszło w 1883 roku i - jak przypomnieli naukowcy - było to najbardziej niszczycielskie zdarzenie w historii pomiarów.

- To wydarzenie było bezprecedensowe we współczesnym zapisie geofizycznym - powiedział autor pracy Robin Matoza, profesor nadzwyczajny na Wydziale Nauk o Ziemi Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara.

Badania, opublikowane w ubiegłym tygodniu w czasopiśmie naukowym "Science", ujawniły, że amplituda ciśnienia, jakie wygenerował wulkan Tonga, była "porównywalna do erupcji Krakatau w 1883 roku i większa niż w przypadku wulkanu Mount St. Helens w 1980 roku".

Jak wyjaśnili naukowcy - im większa jest amplituda fali, tym bardziej jest ona potężna.

W tym samym wydaniu magazynu ukazało się także drugie badanie dotyczące erupcji wulkanu Tonga. Zasugerowano w nim, że ciśnienie nie tylko wstrząsnęło atmosferą, ale także spowodowało potężne fale na oceanie.

Po wybuchu pojawiły się małe, szybko przemieszczające się meteotsunami, czyli zjawiska, które występują w wyniku gwałtownych zmian ciśnienia atmosferycznego i prowadzą do formowania się wysokich fal. Dotarły one do archipelagu wcześniej niż typowe, powstające przez wstrząsy sejsmiczne tsunami.

Skutki tych zjawisk zaobserwowano na całym świecie - nie tylko na Oceanie Spokojnym, lecz także na Oceanie Atlantyckim i Morzu Śródziemnym. Tatsuya Kubota, pracownik naukowy Narodowego Instytutu Badań nad Nauką o Ziemi i Odpornością na Katastrofy w Japonii, który pracował przy badaniu stwierdził, że wyniki były zaskakujące.

- Wysokość "zwiastunów" tsunami wynosiła około kilku centymetrów, choć było to zależne od lokalizacji - stwierdził.

Kiedy wulkan wybuchł w połowie stycznia, powstały pióropusz gazu i popiołu trafił nawet do mezosfery - warstwy atmosfery położonej na wysokości około od 45 do 90 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. To najwyższa kolumna powstała po erupcji wulkanu, jaką kiedykolwiek udało się zarejestrować w zapisie satelitarnym.

Ilość energii uwolnionej w trakcie erupcji była porównywalna z energią, jaka mogłaby zostać wytworzona przez eksplozję od czterech do 18 megaton trotylu lub przez jednoczesną detonację ponad 100 bomb o wielkości tej zrzuconej na Hiroszimę podczas II wojny światowej.

Po erupcji wielu naukowców z całego świata próbowało zbadać skutki kataklizmu. Matoza oraz zespół ponad 70 badaczy z 17 krajów postanowili udokumentować wielkość fal atmosferycznych, które wygenerował wybuch. W tym celu wykorzystano dane z licznych naziemnych i kosmicznych systemów monitorujących.

Zespół odkrył, że spośród wszystkich fal atmosferycznych powstałych w wyniku wybuchu, w zapisach najbardziej widoczne były tak zwane fale lambda. Przebiegają one wzdłuż powierzchni Ziemi i są podobne do fal dźwiękowych, gdyż mogą wytwarzać drgania w ośrodkach, przez które się przemieszczają.

Jednak jak wyjaśnił Matoza, takie fale rozchodzą się przy bardzo niskich częstotliwościach, "gdzie wpływ grawitacji jest znaczący". Naukowcy rzadko je rejestrują, ponieważ powstają tylko w wyniku ogromnych eksplozji, takich jak erupcje wulkaniczne czy próby jądrowe.

- Zwykle nie obserwuje się ich w przypadku mniejszych erupcji wulkanicznych - powiedział Matoza.

Najsilniejsze fale, które wygenerował wulkan, miały amplitudę 450 kilometrów. To oznacza, że mogły trafić nawet do jonosfery - gęstej warstwy naładowanych elektrycznie cząstek, która znajduje się około 60 do 1000 km nad powierzchnią planety.

Fale generowane były przez wulkan przez sześć dni. W tym czasie okrążyły Ziemię od trzech do czterech razy.

Analiza danych historycznych wykazała, że tak samo stało się podczas erupcji wulkanu Krakatau w 1883 roku.

Wyniki obserwacji wygenerowanych fal są zgodne z wcześniejszymi modelami erupcji wulkanu Tonga, które opracował zespół naukowców z Uniwersytetu w Hamburgu.

- Byliśmy w stanie symulować falę lambda powstałą w wyniku erupcji już dwa dni po zdarzeniu, a teraz nowe badania dostarczają więcej szczegółów na temat rozprzestrzenienia się tych fal, dzięki wykorzystaniu różnych pomiarów geofizycznych - podała Nedjeljka Zagar, profesor meteorologii teoretycznej na tamtejszej uczelni.

W drugim wspomnianym badaniu Kubota i jego zespół połączyli fale lamba z meteotsunami zaobserwowanymi po erupcji. Odkryli, że czas wystąpienia fal i "zwiastunów" tsunami wydaje się zbieżny.

Jak zauważyli, fakt, że fale meteotsunami pojawiły się ponad dwie godziny wcześniej, niż możnaby się spodziewać w przypadku typowych tsunami, jest zaskakujący.

Matoza przekazał także, że wybuch Tonga wytworzył niezwykle silne fale dźwiękowe i infradźwięki (czyli fale akustyczne o zbyt niskiej częstotliwości, by mogły być słyszalne dla człowieka). Co niezwykłe, słyszalne dźwięki erupcji, składające się z powtarzających się wybuchów, można było usłyszeć na Alasce, oddalonej o ponad 10 tysięcy kilometrów od archipelagu wysp Tonga.