وصل عمود ثوران تونغا الشاهق إلى الطبقة الثالثة من الغلاف الجوي للأرض

قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

سي إن إن
–

عندما ثار بركان هانغونغا تونغا هاباي تحت الماء في كانون الثاني (يناير) ، تسبب في تكوين عمود من الرماد والماء اخترق الطبقة الثالثة من الغلاف الجوي للأرض.

كان أعلى عمود بركاني تم تسجيله ووصل إلى الغلاف الجوي ، حيث تتفكك النيازك والنيازك وتحترق في غلافنا الجوي.

يقع الميزوسفير ، على ارتفاع حوالي 31 إلى 50 ميلاً (50 إلى 80 كيلومترًا) فوق سطح الأرض ، فوق التروبوسفير والستراتوسفير وتحت طبقتين أخريين. (طبقة الستراتوسفير والميزوسفير هي طبقات جافة في الغلاف الجوي).

وصل العمود البركاني إلى ارتفاع 35.4 ميلاً (57 كيلومترًا) في أعلى مستوياته. لقد تجاوز الرقم القياسي السابق مثل ثوران جبل بيناتوبو عام 1991 في الفلبين عند 24.8 ميلاً (40 كيلومترًا) وثوران إل تشيشون عام 1982 في المكسيك ، والذي وصل إلى 19.2 ميلاً (31 كيلومترًا).

استخدم الباحثون الصور الملتقطة بواسطة الأقمار الصناعية التي تمر فوق موقع الثوران لتأكيد ارتفاع العمود. وقع الانفجار البركاني في 15 يناير في جنوب المحيط الهادئ قبالة أرخبيل تونجا ، وهي منطقة تغطيها ثلاثة أقمار صناعية ثابتة بالنسبة للطقس.

دراسة تفصيلية للنتائج نشرت يوم الخميس في المجلة علوم.

أرسل العمود الشاهق إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي تحتوي على مياه تكفي لملء 58000 حمام سباحة بحجم أولمبيوفقًا لاكتشافات سابقة من قمر صناعي تابع لوكالة ناسا.

يمكن أن يساعد فهم ارتفاع العمود الباحثين في دراسة التأثير المحتمل للثوران على المناخ العالمي.

شكل تحديد ارتفاع العمود تحديًا للباحثين. عادة ، يمكن للعلماء قياس ارتفاع عمود من خلال دراسة درجة حرارته – كلما كان عمودًا أكثر برودة ، كلما كان أعلى ، كما قال المؤلف المشارك في الدراسة الرئيسية الدكتور سيمون براود من RAL Space وزميل باحث في المركز الوطني لرصد الأرض والجامعة أكسفورد.

لكن هذه الطريقة لا يمكن تطبيقها على حدث تونغا بسبب الطبيعة العنيفة لانفجارها.

قال براود عبر البريد الإلكتروني: “دفع الانفجار البركاني عبر طبقة الغلاف الجوي التي نعيش فيها ، طبقة التروبوسفير ، إلى الطبقات العليا حيث ترتفع درجة حرارة الغلاف الجوي مرة أخرى كلما ارتفعت إلى أعلى”.

“كان علينا التوصل إلى نهج آخر ، باستخدام وجهات النظر المختلفة التي توفرها الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس الموجودة على جوانب متقابلة من المحيط الهادئ وبعض تقنيات مطابقة الأنماط لتحديد الارتفاع. أصبح هذا ممكنًا فقط في السنوات الأخيرة ، حتى قبل عشر سنوات لم يكن لدينا تكنولوجيا الأقمار الصناعية في الفضاء للقيام بذلك “.

اعتمد فريق البحث على “تأثير اختلاف المنظر” لتحديد ارتفاع العمود ، ومقارنة الاختلاف في مظهر العمود من زوايا متعددة كما تم التقاطه بواسطة الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس. التقطت الأقمار الصناعية صوراً كل 10 دقائق ، موثقةً التغيرات الدراماتيكية في العمود أثناء صعوده من المحيط. تعكس الصور الاختلافات في موضع العمود من خطوط الرؤية المتغيرة.

وقال براود إن الانفجار البركاني “تحول من لا شيء إلى برج يبلغ ارتفاعه 57 كيلومترًا من الرماد والسحب في 30 دقيقة”. لاحظ أعضاء الفريق أيضًا تغيرات سريعة في الجزء العلوي من العمود البركاني الذي فاجأهم.

قال براود: “بعد الانفجار الكبير الأولي الذي وصل إلى 57 كيلومترًا ، انهارت القبة المركزية للعمود إلى الداخل ، قبل ظهور عمود آخر بعد فترة وجيزة”. “لم أكن أتوقع حدوث شيء من هذا القبيل.”

من المتوقع أن تؤدي كمية الماء التي يطلقها البركان في الغلاف الجوي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب بشكل مؤقت.

قال المؤلف المشارك في الدراسة الدكتور أندرو براتا ، مساعد أبحاث ما بعد الدكتوراه في القسم الفرعي لمختبر كلارندون فيزياء الغلاف الجوي والمحيطات والكواكب بجامعة أكسفورد ، عبر البريد الإلكتروني.

يمكن أن تكشف معرفة تكوين وارتفاع العمود عن مقدار الجليد الذي تم إرساله إلى طبقة الستراتوسفير ومكان إطلاق جزيئات الرماد.

يعد الارتفاع أيضًا مهمًا لسلامة الطيران لأن الرماد البركاني يمكن أن يتسبب في فشل المحرك النفاث ، لذا فإن تجنب أعمدة الرماد أمر أساسي.

يعد ارتفاع العمود أحد التفاصيل الناشئة الأخرى لما أصبح يُعرف بواحد من أقوى الانفجارات البركانية المسجلة. عندما ثار البركان تحت سطح البحر على بعد 40 ميلاً (65 كيلومترًا) شمال عاصمة تونجا ، تسبب في حدوث تسونامي وكذلك موجات صدمية تموج حول العالم.

البحث مستمر لمعرفة سبب اندلاع الانفجار بقوة ، ولكن قد يكون بسبب حدوثه تحت الماء.

قال براود إن حرارة الانفجار البركاني تبخرت الماء و “تسببت في انفجار بخار أقوى بكثير من الانفجار البركاني الطبيعي”.

وأضاف براتا: “تُظهر أمثلة مثل ثوران هونججا تونجا-هونج هاباي أن تفاعلات الصهارة ومياه البحر تلعب دورًا مهمًا في إنتاج ثوران بركاني شديد الانفجار يمكن أن يضخ المواد البركانية إلى ارتفاعات شديدة”.

بعد ذلك ، يريد الباحثون أن يفهموا سبب ارتفاع العمود وكذلك تكوينه وتأثيره المستمر على المناخ العالمي.

قال براتا: “في كثير من الأحيان عندما يفكر الناس في أعمدة بركانية ، فإنهم يفكرون في الرماد البركاني”. “ومع ذلك ، فإن العمل الأولي في هذه الحالة يكشف عن وجود نسبة كبيرة من الجليد في العمود. نحن نعلم أيضًا أنه كانت هناك كمية متواضعة إلى حد ما من ثاني أكسيد الكبريت وأيروسولات الكبريتات التي تشكلت بسرعة بعد حدوث الثوران “.

يريد Proud استخدام تقنية الارتفاعات متعددة الأقمار الصناعية في هذه الدراسة لإنشاء تحذيرات تلقائية للعواصف الشديدة والانفجارات البركانية.