Svet fyziky Spojenie zemetrasení a sopiek
Pozorovania ukazujú, že erupcie sa vyskytujú často na hraniciach tektonických dosiek po mega trasení. Medzitým môžu vedci tiež pomocou simulácií povedať, ako toto spojenie funguje.
V roku 1707 zasiahlo pevninské Japonsko zemetrasenie - najsilnejšie v histórii krajiny. Takzvané zemetrasenie Hōei s odhadovanou veľkosťou 8,6 spôsobilo na zemi značné škody, vyvolalo tsunami a vyžiadalo si viac ako päťtisíc obetí. Iba pár dní po tomto zemetrasení zaburácala neďaleko Tokia sopka Fudži. Vypuklo to 6. decembra 1707 s ničivými účinkami a veľké časti Japonska zakopalo pod vrstvu popola.
Erupcia sopky Karymsky
Zdá sa, že história sa opakuje asi o tristo rokov neskôr. 11. marca 2011 otriaslo morské dno od Japonska otrasy o sile 9,0 stupňa. Spustila sa ďalšia ničivá vlna tsunami, ktorá kvôli väčšej energii zemetrasenia a hustejšiemu osídleniu pobrežného regiónu stála životy približne 19 000 ľudí. Cunami navyše spôsobilo poškodenie jadrovej elektrárne. Otrasy zmenili aj topografiu krajiny - nielen na samotnej poruche, ale aj na sopkách vo vzdialenosti 100 až 150 kilometrov.
Nové namerané údaje zo satelitného radaru ukazujú, že v priebehu roku 2011 kleslo niekoľko regiónov s aktívnymi sopkami o 5 až 15 centimetrov. Japonskí vedci majú podozrenie, že zemetrasenie z 11. marca 2011 zmenilo napätie pod zemským povrchom. To viedlo k potopeniu oblastí. Vedcom nie je jasné, či ide o náznak vulkanickej činnosti; považujú však za veľmi vhodné mať sopky neustále pod dohľadom.
Obavy sú opodstatnené. V minulosti sa v regiónoch, kde jedna tektonická doska klesá pod druhú - takzvané subdukčné zóny - niekoľkokrát stalo, že silné zemetrasenie malo neskôr za následok sopečné erupcie. Napríklad v Čile: dva dni po katastrofickom zemetrasení 22. mája 1960 vybuchla sopka Cordón-Caulle. V mesiacoch po najväčšom zemetrasení, aké bolo kedy zaznamenané, s magnitúdou 9,5 začali aktívne pôsobiť aj sopky Planchón-Peteroa, Tupungatito a Calbucu.
Pri hľadaní mechanizmov
V Čile alebo Japonsku to samozrejme mohla byť v zásade náhoda. Vedci však uskutočnili podobné pozorovania aj v iných subdukčných zónach - ako sú Aleutské ostrovy na Aljaške a Kamčatke, Filipíny a Indonézia, Stredná Amerika a Taliansko. Preto je čoraz viac vedcov presvedčených, že silné zemetrasenia môžu sopky vyniesť z pokojnej fázy. Tieto sopky sú väčšinou veľmi blízko ohniska zemetrasenia, vo výnimočných prípadoch však môžu byť vzdialené aj tisíce kilometrov. Geológovia už niekoľko rokov hľadajú mechanizmy, ktoré by mohli v takýchto spojeniach prebiehať.
Svetová mapa zemetrasení a sopiek
Na základe výpočtov trojrozmerného modelu sa Thomas Walter z Helmholtzovho centra v Postupime domnieva, že za to, že zemetrasenia môžu aktivovať sopky, je zodpovedných niekoľko mechanizmov. Tieto mechanizmy môžu pracovať jednotlivo alebo spoločne, čo zosilňuje účinok. Na jednej strane sa v zemskej kôre z epicentier šíri množstvo vĺn. V zásade patria k rovnakým seizmickým vlnám, ktoré spôsobujú poškodenie zemského povrchu. Dočasné deformácie otriasajú zásobníkmi magmy aj pod sopkami. Môže sa stať, že z roztoku vychádzajú kvapaliny alebo plyny, ktoré sa do tohto bodu rozpustili v horúcej horninovej kaši. Okrem toho sa vytvárajú alebo reaktivujú zlomeniny a do pohybu sa dostávajú tekuté a plynné látky. To všetko môže spôsobiť zmeny tlaku, ktoré nakoniec povedú k výbuchu sopky.
Po druhé, rovnako ako v Japonsku a Čile, aj megakútery menia statické podmienky v blízkosti subdukčnej zóny. V dôsledku premiestnenia počas zemetrasenia je elasticky deformovateľná zemská kôra v niektorých oblastiach stlačená, v iných naopak rozťahovaná. Walter a jeho kolegovia uznali, že vulkanická aktivita sa zvyšuje predovšetkým v regiónoch, kde sa zvyšuje objem, to znamená, že sa tiahne zemská kôra.
Efekt pozitívnej spätnej väzby
Na prvý pohľad sa zdá, že diagnóza vyzerá trochu nezmyselne. Prečo by sa mala vyvinúť erupcia v regiónoch, v ktorých zásobníky sopiek magmy majú zrazu k dispozícii viac priestoru? Walter pripúšťa, že táto myšlienka je v rozpore s intuíciou. Existujú však vierohodné prístupy k vysvetleniu.
Kľúčovú úlohu opäť zohrávajú tekutiny, to znamená tekuté a plynné látky. Ak sa objem magmatickej komory rozšíri, môže z roztoku unikať napríklad oxid uhličitý a iné tekutiny. Uvoľnením tlaku pri ďalšom výstupe sa kvapalina môže zmeniť na plyn. To sa môže ešte ľahšie rozšíriť. Týmto spôsobom môže efekt pozitívnej spätnej väzby nakoniec vyvolať erupciu.
Aktivácia sopiek v subdukčnej zóne
Existujú aj ďalšie procesy, ktoré by mohli hrať úlohu vo vzťahu medzi zemetrasením a sopečnou činnosťou. Vibrácie a deformácie vyvolané zemetrasením môžu miešať rôzne typy magmy. Môže to mať tiež vplyv na to, že magmy budú presýtené plynmi. A nakoniec nemožno vylúčiť, že zemetrasenie by mohlo rozšíriť vulkanické kanály medzi zásobníkmi magmy a povrchom. Zatiaľ nie je jasné, či všetky tieto mechanizmy fungujú jednotlivo alebo úplne. Nie je tiež jasné, prečo sa gejzíry a bahenné sopky - v ktorých nie sú zapojené žiadne magmy - aktivujú zemetrasenia podobným spôsobom ako sopky.
Čo znamená spojenie so zemetrasením pre hodnotenie nebezpečenstva, ktoré predstavuje sopka? V prípade mega otrasov sa rozšírenie objemu tiahne na vzdialenosť niekedy aj viac ako dvetisíc kilometrov. Walter predpokladá, že nebezpečenstvo sopiek v takomto regióne bude musieť byť po mega zemetrasení prehodnotené. Porovnávacie štúdie ukazujú, že zvýšenú sopečnú aktivitu možno očakávať aj roky po silnom zemetrasení. Stručne povedané: frekvencia a riziko vulkanizmu v priebehu času kolíšu - a sú úzko spojené so zemetraseniami.