Tajemství Etny odhaleno: Vědci zjistili, jak oxid uhličitý a voda spouštějí různé sopečné výbuchy

Sopečné systémy jsou rozsáhlé a složité, přičemž jejich dynamika se může lišit i u jedné a téže sopky. Nová studie vedená vědci z Cornellovy univerzity odhalila, že za dvěma historickými erupcemi italské sopky Etna stály velmi odlišné mechanismy.

Sopečné systémy jsou rozsáhlé a složité, přičemž jejich dynamika se může lišit i u jedné a téže sopky. Nová studie vedená vědci z Cornellovy univerzity odhalila, že za dvěma historickými erupcemi italské sopky Etna stály velmi odlišné mechanismy. Pochopení těchto dynamik, spolu s použitými technikami, může geologům pomoci lépe posoudit riziko budoucích erupcí.

Explozivita sopečných erupcí je ovlivněna řadou faktorů, od viskozity magmatu až po těkavé látky – oddělující se plyny – které jsou v něm uvězněny. Klíčovými těkavými látkami jsou voda a oxid uhličitý. Dlouho se předpokládalo, že primárním hnacím motorem sopečných erupcí je voda, avšak tým Estebana Gazela z Cornellu již v roce 2023 ukázal, že explozivní erupce může spustit i oxid uhličitý.

Výzkumníci dosáhli tohoto objevu díky průkopnické metodě, která využívá Ramanovu spektroskopii k nahlížení do krystalů vzniklých v magmatu. Tato technika umožňuje měřit drobné bublinky o velikosti mikronů, které jsou zhruba 1–10 % tloušťky lidského vlasu. Z hustoty CO2 v těchto bublinkách lze pomocí stavové rovnice odvodit tlak a následně hloubku, což umožňuje rekonstruovat sopečný systém s dosud nevídanou přesností.

Sopka Etna, ačkoliv je považována za relativně mírného obra, posloužila jako ideální přírodní laboratoř pro studium zjednodušeného systému, kde hrají primární roli těkavé látky. V minulosti však zažila několik agresivních explozí. Jedna z největších zaznamenaných erupcí proběhla v roce 122 př. n. l. Byla to takzvaná „mafická“ erupce s nízkoviskózním magmatem bohatým na hořčík a železo a zároveň „plinijská“ – nejexplozivnější kategorie erupcí, pojmenovaná po Pliniovi starším, který popsal erupci Vesuvu v roce 79 n. l.

Výzkumníci zjistili, že při erupci v roce 122 př. n. l. magma z hloubky asi 22 km pomalu stoupalo k povrchu, ale na několik týdnů se zastavilo v mělké úrovni 2 až 5 km, kde postupně uvolňovalo plyn, než nakonec vybuchlo. Tato data porovnali se vzorky z dřívější události známé jako „Fall Stratified“, která se odehrála před téměř 4 000 lety. V tomto případě magma rychle vystoupilo z hlubší úrovně pláště, zhruba 24 až 30 km, a vybuchlo během několika hodin, poháněno mnohem vyšší koncentrací oxidu uhličitého.

Etna je jednou z mála sopek na světě, kde si konkurují oba těkavé druhy – oxid uhličitý a voda. Studie ukazuje, že při určitém prahu CO2 dojde k erupci z velmi hlubokých vrstev a velmi rychle, zatímco při vyšším prahu vody je proces řízen v mělčích úrovních. Toto hlubší pochopení mechanismů sopečných erupcí je zásadní pro přesnější předpovědi a lepší ochranu obyvatel v blízkosti aktivních sopek.