Неочаквана връзка: Как мехурчетата в кафето разкриват тайни за вулканите
Учени откриха изненадваща паралелност сред образуването на мехурчета в утринното кафе и газовите балончета в магмата. Това изобретение може да промени разбирането ни за вулканичните изригвания. Механизмът е подобен: физическото придвижване основава газови балончета посредством механично напрежение. Това се случва, когато разбъркваме кафе или разклащаме бутилка сода.
Изследване на университета „ Клермон Оверн “ и Федералния софтуерен институт в Цюрих разкрива нов аспект. Те демонстрираха, че протичането и завихрянето на магмата през подземни канали може да провокира формиране на мехурчета. Това става даже без понижаване на налягането. Откритието уголемява общоприетия модел, годен от 50-те години на предишния век. То може доста да усъвършенства прогнозирането на изригванията.
Когато магмата се издига, тя изпитва интензивни сили на отрязване. Тези сили пораждат при придвижването ѝ около скални стени и към трудности. Те обезпечават задоволително сила за формиране на мехурчета. Това е сходно на основаването на мехурчета при безредие на кафе. Лабораторни опити с нагрята полимерна течност, наситена с въглероден диоксид, потвърдиха това. Учените следили неочаквана поява на мехурчета при увеличение на скоростта на въртене на платформата. По-високото пренасищане с въглероден диоксид изисква по-ниско напрежение за нуклеация.
Досега вулканолозите разглеждаха образуването на мехурчета главно през призмата на намаляващото налягане. С издигането на магмата, спадът на налягането кара разтворените газове да излизат. Новите опити демонстрират, че механичната сила от течащата магма също способства доста. Разработен е математически модел. Той демонстрира, че напрежението на отрязване и измененията в налягането способстват съвсем еднообразно.
Значението на мехурчетата за вулканичното държание е голямо. Тяхното формиране и напредък управляват държанието на магмата при изригвания. Повече мехурчета значат по-ниска компактност. Това въздейства на скоростта, с която магмата се издига. Мехурчетата фрапантно трансформират и вискозитета на магмата. Те дефинират дали газовете излизат последователно или се натрупват до избухливи равнища. Ако тези газови мехурчета порастват надълбоко във вулканичния канал, те могат да се комбинират. Така образуват канали за дегазиране. Тогава газът излиза по-рано и магмата изтича умерено.
Настоящите способи за оценка на скоростта на издигане на магмата разчитат на броя на мехурчетата. Приема се, че те се образуват единствено заради понижаване на налягането. Но в случай че напрежението на отрязване също провокира образуването им, тези калкулации може да са неточни. Експлозивността на изригването зависи от броя и момента на формиране на мехурчетата. Това се съпоставя с бутилка шампанско: при отваряне налягането спада и въглеродният диоксид образува мехурчета, които избутват течността на открито.
Това пояснение обаче е ненапълно. Лава от някои вулкани, като връх Сейнт Хелънс или чилийския Кизапу, от време на време е изтичала гладко. Това се е случило макар мощно избухлива магма с високо наличие на газ. Новото изследване, оповестено в сп. „ Сайънс “, дава пояснение.
„ Нашите опити демонстрираха, че придвижването в магмата, дължащо се на срязващи сили, е задоволително, с цел да се образуват газови мехурчета – даже без спад на налягането “, изяснява Оливие Бахман, професор по вулканология в софтуерния институт в Цюрих.
Учените създадоха специфичен опит. Те задвижиха вискозна течност, наподобяваща стопена канара, наситена с въглероден диоксид. Когато силите надвишиха избран предел, ненадейно се образуваха газови мехурчета. Комбинирани с компютърни симулации, тези наблюдения демонстрират, че резултатът е изключително евентуален. Той поражда в области, където вискозна магма тече по стените на канал. Там тя изпитва мощни сили на отрязване. Това всъщност „ меси “ разтопената канара, произвеждайки газови мехурчета.
През последните 24-48 часа няма съответни нови научни изявления по тематиката. Въпреки това, учени от университета “Клермон Оверн ” и Федералния софтуерен институт в Цюрих не престават да създават по-прецизни модели. Те интегрират механичните сили на отрязване в магмата. Това ново схващане може да изясни другия темперамент на изригванията. То е основно за по-ефективно ръководство на риска и отбрана на популацията.
По-добрите модели за придвижването на магмата и образуването на мехурчета са жизненоважни.
„ За да предвидим по-добре капацитета на заплаха от вулканите, би трябвало да актуализираме нашите модели на вулкани и да вземем поради силите на отрязване в каналите “, споделя Бахман.
Това може да докара до по-точни прогнози. Ще се знае дали един вулкан ще изригне избухливо, или ефузивно. Новото проучване уточни прогнозите. То оказва помощ да се разбере дали лавата ще се стича постепенно по скатовете, или ще има мощна детонация.
