Te niedoceniane wulkany. Erupcje niewygasłej planety
Wielki wybuch na archipelagu Tonga widziany był z kosmosu (2), a jego skutki odczuli mieszkańcy nie tylko przyległych obszarów. Obszar ten został całkowicie odcięty od świata na wiele dni. Wszystkie okoliczne wyspy pokryła gruba warstwa popiołu wulkanicznego. Mieszkańcom brakowało żywności i wody pitnej. Jednak ze względu na oddalenie od gęsto zaludnionych okolic nie spowodował wielkich ofiar i strat.
Tak czy inaczej była to najpotężniejsza erupcja wulkaniczna, jakiej Ziemia doświadczyła od trzech dekad. Satelity pogodowe wykryły chmurę popiołu, która rozprzestrzeniła się nad Australią, na wysokości ponad 39 kilometrów nad powierzchnią Ziemi.
Pióropusz po wybuchu szybko rozprzestrzenił się nad Australią, ponad 4000 km na zachód od Tonga, powodując rekordowe stężenie dwutlenku siarki nad Oceanem Spokojnym. Dwutlenek siarki jest szkodliwy dla zdrowia ludzkiego, powoduje podrażnienie dróg oddechowych i pogarsza stany chorobowe takie jak astma. Gaz ten może również reagować z wodą w atmosferze i powodować kwaśne deszcze, które szkodzą roślinności.
Zdaniem ekspertów erupcja wulkanu, która zniszczyła małą wyspę w Polinezji 15 stycznia 2022 r., choć wyrzuciła ogromną ilość popiołu na rekordową wysokość, to jednak nie spowoduje żadnych poważnych zmian w klimacie Ziemi.
Pomimo ogromnych rozmiarów wybuchu ilość wyrzuconego w nim popiołu była stosunkowo niewielka w porównaniu do innych wielkich erupcji wulkanicznych z poprzednich stuleci. Zgodnie z dostępnymi danymi Tonga wdmuchnęła teraz do atmosfery tylko 400 tys. ton dwutlenku siarki, czyli jedynie około 2 proc. tej ilości co 31 lat wcześniej Pinatubo, zatem specjaliści nie spodziewali się znaczącej zmiany globalnej temperatury powierzchni Ziemi.
Wulkanolog z uniwersytetu w Auckland, Shane Cronin, twierdzi, że tak czy owak erupcja Tonga mogła być najpotężniejszą, jakiej Ziemia doświadczyła od czasu wybuchu góry Pinatubo w 1991 roku. Była to również najpotężniejsza erupcja na Hunga Tonga od około 1100 roku n.e. Fala uderzeniowa powstała wskutek erupcji przemieszczała się przez ziemską atmosferę z prędkością 1100 km/h, czyli prawie z prędkością dźwięku, okrążając planetę dwukrotnie w ciągu jednego dnia.
Według Światowej Organizacji Meteorologicznej barometry wykryły w całej Europie zmiany ciśnienia rzędu 2 do 3 milibarów związane z przechodzącą falą uderzeniową. Tsunami wygenerowane przez erupcję dotarło do pacyficznych wybrzeży Japonii, Alaski i Ameryki Południowej.
Nie zdążono jeszcze nawet wysłać pomocy po erupcji w rejon wulkanu Hunga Tonga, a już pojawiała się wiadomość, że dwa tysiące kilometrów na północny zachód budzi się kolejny niebezpieczny wulkan. Mowa o Ambrim, wulkanie na wyspie położonej w samym centrum archipelagu Vanuatu. Jego największa erupcja miała miejsce w latach 1913-14. I ze względu na swoją siłę otrzymała wówczas miano najpotężniejszej erupcji w zachodniej części Oceanii od 400 lat. Wulkan jest uznawany za bardzo niebezpieczny.
Stożki, tarcze i szczeliny
Szacuje się, że w ciągu ostatnich 10 tys. lat na kuli ziemskiej czynnych było około tysiąca pięciuset wulkanów. W tym okresie miało miejsce około 7900 erupcji. Liczbę obecnie czynnych wulkanów szacuje się na około 800. Ponad połowa z nich znajduje się na obszarze lądów. Ponadto można spotkać kilka tysięcy nieczynnych wulkanów na lądzie oraz kilkadziesiąt tysięcy pod wodą.
Wulkanem nazywa się miejsce na powierzchni Ziemi, z którego wydobywa się lawa, gazy wulkaniczne, w tym solfatary z przegrzanej pary wodnej, dwutlenku węgla i siarkowodoru, mofety, czyli chłodniejsze wyziewy (o temperaturze poniżej 100°C), zawierające głównie dwutlenek węgla, fumarole, zawierające głównie chlorowodór, dwutlenek siarki i parę wodną o temperaturze od 300 do 1000°C, a także materiał piroklastyczny. Terminu tego również używa się jako określenia form terenu powstałych wskutek działalności wulkanu, choć bardziej poprawne są takie terminy jak: góra wulkaniczna, stożek wulkaniczny, kopuła wulkaniczna czy wulkan tarczowy.
Na podstawie aktywności wyodrębnia się wulkany: czynne - stale lub sporadycznie objawiające swoją działalność (np. Wezuwiusz, Etna, Stromboli), drzemiące - ich działalność została zaobserwowana, jednak od dłuższego czasu jej nie okazywały i w końcu wygasłe - ich działalność nie została zaobserwowana w czasach historycznych (np. stożki wulkaniczne w Niemczech i Polsce).
Są inne klasyfikacje, np. na podstawie kształtu wzniesienia (3), z którego wydobywa się materiał wulkaniczny. Wtedy mamy m.in. wulkany stożkowe, tarczowe i liniowe, w których magma wypływa z podłoża nie w jednym miejscu, ale wzdłuż długiej szczeliny. Ten typ działalności wulkanicznej powszechny jest w strefach styku płyt tektonicznych na dnie oceanicznym.
Przykładami wulkanów tarczowych są obiekty na Wyspach Hawajskich i Islandii, gdzie wulkany wytłaczają ogromne ilości bazaltowej lawy, która stopniowo buduje szeroką górę o profilu przypominającym tarczę. Płynąca tam lawa jest zazwyczaj bardzo gorąca i bardzo płynna, co prowadzi do długich strumieni. Największa tarcza lawowa na Ziemi, Mauna Loa, wznosi się ponad 9000 m od dna oceanu, ma 120 km średnicy i stanowi dużą część Wielkiej Wyspy Hawai. Przykładem gigantycznego wulkanu tarczowego jest Olympus Mons będący zarazem najwyższą znaną górą w Układzie Słonecznym.
Wulkaniczne stożki lub stożki żużlowe powstają w wyniku erupcji, które wyrzucają głównie małe kawałki skorupy i piroklastyki (obydwa rodzaje materiału przypominają żużel, stąd nazwa tego typu wulkanu). Mogą to być krótkotrwałe erupcje, w wyniku których powstaje stożkowate wzgórze o wysokości od 30 do 400 m. Większość stożków żużlowych wybucha tylko raz. Stożki żużlowe mogą powstawać jako otwory boczne większych wulkanów lub występować samodzielnie. Typowymi przykładami stożków żużlowych są Parícutin w Meksyku i Sunset Crater w Arizonie.
Stratowulkany to z kolei wysokie stożkowate góry złożone z różnych rodzajów law i innych wyrzucanych przez nie materiałów, ułożonych w naprzemienne warstwy, od których pochodzi ich nazwa. Stratowulkany znane są również jako wulkany złożone.
Klasyczne przykłady to góra Fudżi w Japonii, góra Mayon na Filipinach oraz Wezuwiusz i Stromboli we Włoszech.
Do klasyfikacji warto dodać jeszcze superwulkan jako popularne określenie dla największych wulkanów, które zazwyczaj mają dużą kalderę i mogą potencjalnie powodować zniszczenia na ogromną, czasem kontynentalną skalę. Ich erupcje mogą powodować znaczne ochłodzenie temperatur na świecie przez wiele lat po ich wystąpieniu z powodu ogromnych ilości związków siarki i popiołów w atmosferze.
Przykładami superwulkanów są kaldera Yellowstone, jezioro Taupo w Nowej Zelandii i jezioro Toba na Sumatrze w Indonezji. Superwulkany są trudne do rozpoznania zwłaszcza po upływie dugich okresów czasowych, biorąc pod uwagę ogromne obszary, które pokrywają. Dlatego nie wiadomo, ile superwulkanów jest na świecie. Superwulkany odkrywane są za pomocą szczegółowych badań geologicznych. Kalderą superwulkanu może okazać się zarówno górska dolina, jak i polodowcowe jezioro rynnowe.
Wulkany różnią się między sobą także jeśli chodzi o dominujący rodzaj materiału, jaki się z nich wydobywa.
Mamy więc wulkany lawowe (efuzywne), z których wypływa tylko lawa, a ich erupcja ma łagodny przebieg. Wśród nich z kolei wyodrębnia się: tarczowe (hawajskie), czyli niskie i rozległe (lawa z nich wypływająca jest zasadowa, bazaltowa, o małej lepkości), osiągające szerokość nawet do 40 kilometrów; kopuły lawowe (bardzo gęsta, kwaśna, krzemionkowa lawa), które wyglądają jak pół sfery (kuli); stratowulkany (mieszane) - wyrzucają gęstą, lepką lawę andezytową jak również materiały piroklastyczne (bomby wulkaniczne, lapille) i gazy wulkaniczne. Te ostatnie należą do najbardziej eksplozywnych. Stratowulkany mają wysokie, strome stożki (kąt nachylenia ok. 30°, np. Wezuwiusz, Cotopaxi, Popocatépetl).
Są też wulkany nazywane eksplozywnymi, które wyrzucają tzw. materiał piroklastyczny, a także najgęstsze i najbardziej kwaśne lawy ryolitowe.
Wyodrębnia się też wulkany błotne, z których wydobywa się na powierzchnię błotnista mieszanina wody, iłu, piasku itp. Proces ten związany jest z przejawami wygasającego już wulkanizmu - wydobywaniem się gorącej wody lub pary wodnej lub z zupełnie innymi zjawiskami geologicznymi niż typowy wulkanizm.
Inne typy wulkanów to kriowulkany (lub wulkany lodowe), występujące na niektórych księżycach Jowisza, Saturna i Neptuna, do których jeszcze wrócimy przy okazji omawiania wulkanizmu pozaziemskiego.
Lawa może płynąć, ale może też bombardować
Erupcja wulkanu, wybuch wulkanu to wyrzut magmy, materiałów piroklastycznych, substancji lotnych: gazów, par. Erupcje wulkaniczne, czyli zjawiska wydostawania się na powierzchnię Ziemi lub do atmosfery materiału wulkanicznego, również podlegają klasyfikacji. Wyróżnia się np.:
- Erupcję wulkaniczną, czyli najczęstszy rodzaj erupcji wulkanicznej, charakteryzujący się gęstą i lepką lawą blokującą ujście gazom z krateru, co w rezultacie powoduje sporadyczne, lecz gwałtowne eksplozje;
- Erupcję hawajską, w której lawa (4) wydobywająca się z krateru jest rzadka i ruchliwa. Charakteryzuje się spokojnym przebiegiem. Co jakiś czas gazy znajdujące się w magmie mogą wyrzucać w górę fontanny ciekłej lawy;
- Erupcję strombolijską, wyróżniającą się gwałtownymi eksplozjami rozżarzonej lawy, zastygającej w powietrzu i natychmiast opadającej u podnóży wulkanu jako bomby wulkaniczne;
- Erupcję peleańską, w której magma osiąga dużą lepkość, a zjawisku towarzyszą bardzo gorące chmury popiołów i gazów, opadające po zboczu z dużą prędkością;
- Erupcję pliniańską, uchodzącą za najniebezpieczniejszy rodzaj erupcji powodujący największe szkody. Przykładem takiego wybuchu wulkanu była erupcja Wezuwiusza w 79 roku, Tambora w 1815 roku, Krakatau w 1883 roku i Góry Świętej Heleny w 1980 roku. Podczas takiego wybuchu wulkan może wyrzucić w powietrze 2/3 swojej objętości.
- Erupcje freatyczne to erupcje spowodowane ciśnieniem pary wodnej powstałej na kontakcie wody z gorącą magmą. Gdy wody (gruntowe, opadowe, morskie) dostają się w pobliże magmy, zamieniają się w parę wodną. Para, gdy nagromadzi się w dużej ilości lub też wytworzy w sposób nagły, doprowadza do erupcji. Produktami erupcji, oprócz pary wodnej, jest stary, rozdrobniony materiał piroklastyczny. W wyniku erupcji freatycznych powstają np. maary, czyli najczęściej lejkowate zagłębienia w ziemi.
Niektóre erupcje wulkaniczne są eksplozywne, a inne nie. Wybuchowość erupcji zależy od składu magmy. Jeśli magma jest rzadka, gazy mogą wydostawać się z niej łatwo. Nie ma więc eksplozji, a lawa płynie niezakłóconym strumieniem. Dobrym przykładem są erupcje wulkanów na Hawajach. Wypływająca lawa rzadko zabija tam ludzi, ponieważ porusza się na tyle wolno, że ludzie mogą zejść jej z drogi.
Jeśli magma jest gęsta i lepka, gazy nie mogą się łatwo z niej wydostać. Ciśnienie rośnie, aż gazy gwałtownie się ulatniają i eksplodują. Dobrym przykładem jest erupcja Góry Św. Heleny. W tego typu erupcji magma wylatuje w powietrze i rozpada się na kawałki zwane teframi.
Tefra może mieć rozmiary od drobnych cząsteczek popiołu do głazów wielkości domu. Erupcje wulkaniczne mogą wyrzucać chmury gorącej tefry z boku lub szczytu wulkanu. Te ogniste chmury opadają w dół zboczy górskich, niszcząc prawie wszystko na swojej drodze. Popiół wyrzucony w niebo opada następnie na Ziemię podobnie jak śnieg. Warstwa popiołu w dużych ilościach może zadusić rośliny, zwierzęta i ludzi. Kiedy gorące materiały wulkaniczne mieszają się z wodą ze strumieni lub stopionym śniegiem i lodem, tworzą się lawiny błotne.
Skład chemiczny wyziewów wulkanicznych może znacząco różnić się pomiędzy poszczególnymi wulkanami. Najczęściej dominują w nich para wodna, dwutlenek węgla oraz dwutlenek siarki. W mniejszych ilościach zawierają takie gazy śladowe jak wodór, tlenek węgla, halony, związki organiczne i lotne chlorki metali.
Silne erupcje są w stanie wprowadzić obłoki pary wodnej, dwutlenku węgla, dwutlenku siarki, chlorowodoru, fluorowodoru i popiołu do stratosfery, na wysokość 16-32 km nad powierzchnią Ziemi. Najistotniejszym skutkiem takiego zjawiska jest przedłużone (do kilku lat) utrzymywanie się w stratosferze aerozolu siarczanowego, czyli kropelek kwasu siarkowego (H2SO4) powstających w wyniku łączenia się wody i dwutlenku siarki. Obecność aerozolu podwyższa albedo planetarne, czyli zwiększa ilość promieniowania słonecznego rozpraszanego w przestrzeń kosmiczną i niedopuszczanego do powierzchni Ziemi. Skutkuje to obniżeniem średniej temperatury powierzchni Ziemi do czasu, gdy aerozol pod wpływem grawitacji wypadnie z atmosfery.
Badania rdzeni lodowych, zapisów historycznych i słojów drzew wskazują, że wszystkie najchłodniejsze sezony letnie w ostatnich 2,5 tysiącach lat były skutkiem dużych erupcji wulkanicznych.
Emisje gazów wulkanicznych to naturalny czynnik powodujący występowanie kwaśnych deszczów. Powstają one w wyniku rozpuszczania się w wodzie tworzącej krople chmurowe a następnie deszczowe chlorowodoru, dwutlenku siarki (w połączeniu z wodą tworzącego kwas siarkowy, oraz związków selenu.
Skład kwaśnego deszczu związanego z aktywnością wulkaniczną na ogół wyraźnie odbiega od tego wynikającego z działalności człowieka - zawiera więcej chlorowodoru i to właśnie ten związek w dużej mierze odpowiada za wartość pH wody.
Pod koniec stycznia 2022 r. 48 wulkanów na świecie miało status erupcji ciągłej. Erupcja oznaczona jako "trwająca" nie zawsze oznacza ciągłą aktywność, ale wskazuje na co najmniej przerywane erupcje bez przerwy trwającej ponad trzy miesiące. Szczegółowe statystyki dziennej aktywności nie są prowadzone, ale przyjmuje się, że w dowolnym danym dniu aktywnie wybucha około 20 wulkanów, co stanowi podzbiór normalnej liczby erupcji trwających.
Wulkan może być super, ale wtedy jest naprawdę groźnie
Komora magmowa pod superwulkanem może mieć objętość kilkunastu tysięcy kilometrów sześciennych. Po erupcji superwulkanu pozostaje ślad w postaci zapadłego krateru - gigantycznej kaldery o średnicy kilkudziesięciu kilometrów. Na powierzchni ziemi nad nimi obserwuje się zjawiska hydrotermalne - gejzery, fumarole, solfatary. Magma zalegająca pod superwulkanem nie musi eksplodować, może ulec przekształceniu w nieszkodliwy batolit, zastygły wielki blok lawy. Może także dojść do spokojnego wylewu lawy, który będzie trwał miesiącami i będzie stosunkowo nieszkodliwy.
Erupcja superwulkanu może być nawet tysiące razy silniejsza od największych erupcji zwykłych wulkanów. Objętość wyrzuconego materiału wulkanicznego (magmy i materiałów piroklastycznych) przekracza 1000 km³ (5). W skali zwanej indeksem eksplozywności wulkanicznej (Volcanic Explosivity Index, VEI) erupcje takie mają największe stopnie - VEI 7 oraz VEI 8. Powodują gigantyczne zniszczenia w promieniu setek, a nawet tysięcy kilometrów i wpływają na klimat całej Ziemi z powodu olbrzymich ilości uwalnianych do atmosfery związków siarki, które tworzą welon aerozolowy w atmosferze, odbijający światło słoneczne przez wiele lat.
Z erupcjami superwulkanów związana jest koncepcja globalnej zimy wulkanicznej, która nie jest jednak dowiedzioną teorią.
Wybuch superwulkanu zdarza się na Ziemi średnio co 50-100 tysięcy lat. Erupcje takie nie wydarzyły się w czasach historycznych - wiadomo o nich tylko dzięki badaniom geologicznym. Do tej pory znaleziono ślady kilkudziesięciu erupcji superwulkanów.
Ostatni taki wybuch miał miejsce ok. 26,5 tysiąca lat temu (Taupo w Nowej Zelandii), natomiast wybuch wulkanu Toba na Sumatrze sprzed ok. 74 tys. lat był najsilniejszym wybuchem w czwartorzędzie.
Superwulkan w Parku Narodowym Yellowstone (6) wybuchł ponad 2 mln lat temu, 1,3 mln lat temu oraz 640 tys. lat temu, dlatego też niektórzy naukowcy wnioskują, że może on wybuchnąć w najbliższym czasie, tj. w ciągu najbliższych kilku tysięcy lat. Naukowcy odkryli ogromną bryłę magmy przechowywaną pod Yellowstone, bryłę, która po uwolnieniu mogłaby wypełnić Wielki Kanion jedenastokrotnie, jak donoszą badacze 23 kwietnia 2013 r. w czasopiśmie "Science". Szansa na kolejną taką erupcję wynosi jeden na 700 tys. każdego roku, powiedział Live Science wcześniej Robert Smith, sejsmolog z Uniwersytetu Utah w Salt Lake City.
Pomiędzy płytami i nie tylko
Występowanie wulkanów na Ziemi jest związane ze strefą górotworu i z obszarami aktywnych trzęsień ziemi. Związek tych zjawisk tłumaczy teoria tektoniki płyt litosfery. W miejscach, gdzie jedna płyta litosfery zagłębia się pod drugą, wzdłuż ich krawędzi powstają wulkany. Ma to miejsce na kontynentach oraz wzdłuż rowów oceanicznych, np. jak wybrzeże Pacyfiku, Europa Południowa, Wyspy Japońskie, Filipiny.
Wulkany powstają także w miejscach rozsuwania się płyt litosfery, czyli w grzbietach śródoceanicznych i w dolinach ryftowych, np. w Grzbiecie Śródatlantyckim i w Wielkich Rowach Afrykańskich. Na grzbietach śródoceanicznych oddalają się od siebie dwie płyty tektoniczne. Nowa skorupa oceaniczna jest tworzona przez gorącą stopioną skałę, która powoli stygnie i krzepnie. W tych miejscach skorupa jest bardzo cienka i często dochodzi do erupcji z powodu ruchów płyt tektonicznych. Tam, gdzie grzbiet śródoceaniczny wznosi się ponad poziom morza, powstają wulkany takie jak Hekla na Islandii. W miejscach, gdzie jedna płyta tektoniczna wsuwa się pod drugą, skorupa topi się i przekształca w magmę.
Nadwyżka magmy wytworzonej w tym miejscu powoduje powstanie wulkanu w ten sposób, że stopiona magma jako lżejsza od otaczającej ją litej skały, unosi się i gromadzi w komorach magmowych i, ostatecznie, część magmy wypychana jest przez otwory wentylacyjne i szczeliny na powierzchnię Ziemi. Magma, która wydobyła się na zewnątrz, nazywana jest lawą. Typowymi przykładami tego rodzaju wulkanów są wulkany w Pacyficznym Pierścieniu Ognia, a także Etna i Wezuwiusz.
Ponadto wulkany występują ponad plamami gorąca, które mogą być położone z dala od granic płyt, np. na Hawajach, na wyspie Reunion a także pod kalderą Yellowstone. Działa tam mechanizm konwekcji magmy w płaszczu wynoszący gorącą substancję w górę. Wulkanizm Islandii związany jest zarówno z granicą płyt (Grzbiet Śródatlantycki), jak też z istnieniem plamy gorąca.
W lipcu 2006 r. odkryto wulkany nazwane petitspotami, które nie pasują do żadnej z wyżej opisanych kategorii, gdyż znajdują się daleko od granicy płyt, ale są zbyt małe, by być wynikiem działania pióropusza magmy w płaszczu. Nowa teoria wyjaśniająca takie wulkany sugeruje, że zanurzenie płyt tektonicznych powoduje naprężenia na całej płycie, co powoduje jej pękanie w niektórych miejscach.
Najwyższych szukaj w Andach
Najwięcej czynnych wulkanów lądowych występuje w tzw. Ognistym Pierścieniu Pacyfiku, rozciągającym się wokół Oceanu Spokojnego. W tej strefie znajduje się ponad 90 proc. czynnych wulkanów lądowych na Ziemi, z których najwyższy jest Ojos del Salado (7) na pograniczu chilijsko-argentyńskim (6880 metrów n.p.m.).
W Europie jest kilka aktywnych wulkanów, głównie we Włoszech i na Islandii. Najwyższa jest Etna na Sycylii we Włoszech - ma wysokość ok. 3340 m n.p.m. Druga pod względem wysokości europejska góra wulkaniczna to Beerenberg w Norwegii - 2277 m n.p.m., a trzecia - Hvannadalshnukur na Islandii wznosząca się na 2119 m n.p.m.
W Polsce nie ma czynnych wulkanów, ale można odnaleźć ślady dawnego wulkanizmu na Śląsku (od Nysy Łużyckiej po Górę Świętej Anny) oraz w Pieninach, Beskidzie Sądeckim, w południowej części Wyżyny Olkuskiej w Miękini koło Krzeszowic.
Kilkanaście milionów lat temu czynny i bardzo aktywny był wulkan w okolicach Belna niedaleko Zagnańska w Górach Świętokrzyskich. Świadczą o tym znaleziska skał wulkanicznych, lapili i charakterystyczne ukształtowanie tego terenu.
W Afryce najwyższym wulkanem jest Kilimandżaro w Tanzanii (5895 m n.p.m.) przed Meru, również w Tanzanii (4570 m n.p.m.) i górą Kamerun, oczywiście w Kamerunie (4094 m n.p.m.).
W Ameryce Południowej na czele znajduje się wspomniany Ojos del Salado, ale niewiele niższy od niego wulkan to Llullaillaco również na granicy Chile z Argentyną (6739 m n.p.m.). Pułap 6 tysięcy metrów przebijają tam także argentyńska góra Antofalla (6450 m n.p.m.) i Guallatira w Chile (6060 m n.p.m.). Czołowa trójka wulkanów w Ameryce Północnej to po kolei Orizaba w Meksyku (5700 m n.p.m.), Popocatépetl, również w Meksyku (5452 m n.p.m.) oraz Mount Rainier w USA (4392 m n.p.m.).
W Azji najwyższe wulkany to: Elbrus w Rosji (5642 m n.p.m.), Ararat w Turcji (5165 m n.p.m.) oraz Kluczewska Sopka na rosyjskiej Kamczatce (4957 m n.p.m.).
Jest jeszcze Oceania, gdzie najwyższe wulkany znajdują się na Hawajach, a pierwsza na liście Mauna Kea (4205 m n.p.m.) jest w ogóle najwyższą górą na Ziemi, gdyby liczyć od podstawy na dnie oceanu, która znajduje się na głębokości ok. ośmiu kilometrów. Druga jest wspominana Mauna Loa (4170 m n.p.m.), a trzecia góra Ruapehu na Nowej Zelandii (2797 m n.p.m.).
Ranking warto uzupełnić o najwyższy wulkan antarktyczny, górę Erebus na Wyspie Rossa, która ułomkiem nie jest z wysokością 3794 m n.p.m.
Wulkaniczny Układ Słoneczny
Wulkany można znaleźć także na innych obiektach Układu Słonecznego. Wygasłe wulkany występują na Marsie (wspomniany Olympus Mons) i Wenus, a współcześnie aktywne na Io, księżycu Jowisza. Na ziemskim Księżycu nie ma dużych wulkanów ani aktywności wulkanicznej, chociaż ostatnie badania sugerują, że może on nadal mieć częściowo stopione jądro. Jednak Księżyc ma wiele cech powierzchni wulkanicznego pochodzenia.
Na Marsie występują inne wielkie, choć mniej znane wygasłe pozostałości po wulkanach tarczowych. To Arsia Mons, Ascraeus Mons, Hecates Tholus i Pavonis Mons. Planeta Wenus ma powierzchnię składającą się w 90 proc. z bazaltu, co wskazuje na to, że wulkanizm odegrał główną rolę w kształtowaniu jej powierzchni. Wypływy lawy są szeroko rozpowszechnione i występują również formy wulkanizmu niewystępujące na Ziemi. Zmiany w atmosferze planety i obserwacje błyskawic zostały przypisane trwającym erupcjom wulkanicznym, choć nie ma potwierdzenia, czy Wenus jest nadal aktywna wulkanicznie.
Lawy płynące po Io są najgorętszymi znanymi w całym Układzie Słonecznym, z temperaturą przekraczającą 1500°C. W lutym 2001 r. na Io (8) doszło do największej zarejestrowanej erupcji wulkanicznej w Układzie Słonecznym. Europa, najmniejszy z galileuszowych księżyców Jowisza, również wydaje się mieć aktywny system wulkaniczny, z tą różnicą, że jej aktywność wulkaniczna jest całkowicie w postaci wody, która zamarza w lód na mroźnej powierzchni.
Na ciałach niebieskich zbudowanych w dużym stopniu z lodu, czyli lodowych księżycach planet oraz zapewne na obiektach plutonopodobnych mogą występować kriowulkany. W 1989 roku sonda Voyager 2 zaobserwowała kriowulkany na Trytonie, księżycu Neptuna. W 2005 roku sonda Cassini-Huygens sfotografowała fontanny zamarzniętych cząsteczek wyrzucane z Enceladusa, księżyca Saturna. Wyrzuty mogą składać się z wody, ciekłego azotu, pyłu lub związków metanu. Cassini-Huygens znalazł również dowody na istnienie kriowulkanu wyrzucającego metan na księżycu Saturna - Tytanie. Przypuszcza się, że kriowulkanizm może również występować na obiekcie Quaoar z Pasa Kuipera.
Siła erupcji wulkanicznych jest mierzona za pomocą indeksu eksplozywności wulkanicznej (VEI), systemu klasyfikacji opracowanego w 1980 roku, który jest nieco podobny do skali magnitudy trzęsień ziemi. Skala obejmuje zakres od 1 do 8, a każdy kolejny VEI jest 10 razy większy od poprzedniego. W ciągu ostatnich 10 tysięcy lat nie było żadnego wulkanu o VEI 8, ale historycznie odnotowano kilka bardzo potężnych i niszczycielskich erupcji.
Należy do nich erupcja Huaynaputina w 1600 roku (VEI 6), uchodząca za największą w Ameryce Południowej w zapisanej historii. Eksplozja mogła wpłynąć na globalny klimat. Lata następujące po erupcji w 1600 roku były jednymi z najzimniejszych od 500 lat. Popiół z eksplozji pogrzebał obszar o powierzchni 50 km kwadratowych na zachód od góry, który do dziś pozostaje pokryty warstwą popiołu. Kataklizm z 1600 roku zniszczył pobliskie miasta Arequipa i Moquengua.
Erupcja Krakatau z 1883 r. (VEI 6) bliższa jest naszym czasom. Gwałtowna erupcja tego stratowulkanu, położonego wzdłuż wulkanicznego łuku wyspowego w strefie subdukcji Płyty Indo-Australijskiej, wyrzuciła ogromne ilości skał, popiołu i pumeksu i była słyszalna na odległość tysięcy kilometrów (9). Eksplozja wywołała również tsunami, którego maksymalna wysokość fali osiągnęła 40 metrów i zabiła około 34 tysiące ludzi. Wyspa, na której niegdyś znajdował się Krakatau, została całkowicie zniszczona podczas erupcji.
Santa Maria w 1902 roku (VEI 6) była jedną z największych erupcji XX wieku. Gwałtowna eksplozja w Gwatemali nastąpiła po 500 latach uśpienia i pozostawiła wielki krater, o średnicy prawie 1,5 km, na południowo-zachodnim zboczu góry.
Wybuch Novarupty w 1912 r. (VEI 6), jednego z łańcucha wulkanów na Półwyspie Alaska, będącego częścią Pacyficznego Pierścienia Ognia, był największym wybuchem wulkanicznym XX wieku. Potężna erupcja wysłała w powietrze 12,5 km sześciennych magmy i popiołu, który spadł i pokrył obszar 7800 km kwadratowych popiołem na głębokość 30 cm.
Dobrze znana i opisana erupcja góry Pinatubo na Filipinach (VEI 6) w 1991 roku, stratowulkanu znajdującego się w łańcuchu wulkanów na Luzon na Filipinach, powstałych wzdłuż strefy subdukcji, wyrzuciła w powietrze ponad 5 kilometrów sześciennych materiału i stworzyła kolumnę popiołu, która wzniosła się na wysokość 35 kilometrów w atmosferze. Popiół spadł na cały kraj i gdzieniegdzie nagromadził się w takiej ilości, że dachy zawalały się pod jego ciężarem. Wybuch wyrzucił również w powietrze miliony ton dwutlenku siarki i innych cząstek, które zostały rozniesione po całym świecie przez prądy powietrzne i spowodowały spadek temperatury na świecie o około 0,5 stopnia Celsjusza w ciągu następnego roku.
Pierwsza znana erupcja góry Ilopango w środkowym Salwadorze w 450 r. naszej ery była potężna (VEI 6+). Pokryła ona dużą część kraju pumeksem i popiołem, a także zniszczyła miasta wczesnych Majów, zmuszając mieszkańców do ucieczki. Szlaki handlowe zostały przerwane, a ośrodki cywilizacji Majów przeniosły się z wyżyn Salwadoru na niziny na północy i w Gwatemali. Kaldera wulkanu jest obecnie wypełniana jednym z największych jezior Salwadoru.
Gigantyczna i obfita w historyczne konsekwencje była erupcja Góry Thera, ok. 1610 p.n.e. (VEI 7). Geolodzy uważają, że wulkan Thera na Wyspach Egejskich eksplodował z energią kilkuset bomb atomowych. Wyspa Santorini, na której znajdował się wulkan, była zamieszkana przez przedstawicieli cywilizacji minojskiej. Wybuch wulkanu poważnie zakłócił funkcjonowanie starożytnych cywilizacji w tym regionie. Wielkich zniszczeń dokonało tsunami, a spadek temperatury spowodowany przez ogromne ilości dwutlenku siarki musiał istotnie wpłynąć na klimat.
Położony na granicy obecnych Chin i Korei Płn. Changbaishan, znany również jako wulkan Baitoushan, który wybuchł w tysięcznym roku (VEI 7), wyrzucił materiał wulkaniczny aż do północnej Japonii, na odległość około 1200 kilometrów. Erupcja utworzyła również dużą kalderę o średnicy prawie 4,5 km i głębokości prawie 1 km na szczycie góry.
W czołowej trójce jest też wybuch wulkanu Tambora na wyspie Sumbawa w Indonezji w 1815 (VEI 7). Uznawany jest za największy zarejestrowany przez człowieka. Liczba ofiar śmiertelnych erupcji została oszacowana na 71 tys. osób, a chmury ciężkiego popiołu opadły na wiele odległych wysp.
Kosztowne i brzemienne w skutki
Nasza atmosfera jest wynikiem aktywności wulkanicznej. Wczesna atmosfera Ziemi, 4,5-3,5 miliarda lat temu, była zdominowana przez dwutlenek węgla (CO2) uwalniany przez wulkany. Ten dwutlenek węgla miał zasadnicze znaczenie dla fotosyntezy. Trwające setki milionów lat procesy doprowadziły do nagromadzenia się tlenu i pary wulkanicznej (H2O), która następnie kondensowała, tworząc oceany. Potrzeba było dwóch miliardów lat, aby osiągnąć znaczące stężenie tlenu i od tego czasu atmosfera ewoluowała do swojego obecnego składu.
Jak się przyjmuje obecnie, aktywność wulkaniczna odpowiadająca za podmorskie kominy hydrotermalne mogła również mieć zasadniczy wpływ na powstanie życia. Ich temperatura może wahać się od ok. 400°C do zakresów 50-90°C. Mogą stanowić ciepłe reaktywne siedlisko odpowiednie dla różnorodnych społeczności mikrobiologicznych. Także na suchym lądzie, pola pokryte glebą, otworami błotnymi i wodami powierzchniowymi podgrzanymi przez wulkany mogły stanowić podłoże do rozwoju organizmów hipertermofilnych, uważanych za jedne z pierwszych żywych komórek. Potrzebują jedynie wody, śladowych ilości minerałów i ciepła.
Oczywiście wulkany nie tylko tworzą warunki sprzyjające formowaniu życia, ale przynoszą także skutki dla życia zabójcze. Nie tylko przez bezpośrednie działanie, ale również przez złożone sploty przyczynowo-skutkowe, głównie przez wpływanie na klimat Ziemi, np. po wybuchu góry Tambora ogromne ilości wyemitowanego SO2 doprowadziły do poważnego spadku temperatury na świecie, który doprowadził z kolei do globalnych klęsk nieurodzaju. Tysiące ludzi umarło z głodu w Chinach, a w Europie rozprzestrzenił się tyfus. W ciągu dwóch lat po wybuchu cena zboża w Szwajcarii wzrosła ponad czterokrotnie.
Zniszczenia spowodowane erupcją wulkanu Laki na Islandii w 1783 r. były odczuwalne na całym świecie jeszcze przez wiele lat po tym wydarzeniu. Erupcja Laki trwała osiem miesięcy i wyrzuciła około 14,7 km3 lawy. Toksyczne gazy zatruły uprawy i zabiły 60 proc. islandzkiego inwentarza na pastwiskach. Wulkan uwolnił tyle SO2, że spowodował kwaśne deszcze i spadek temperatury na świecie. Erupcja spowodowała klęskę głodu, która zabiła ponad 10 tys. Islandczyków, czyli mniej więcej jedną czwartą ówczesnej populacji kraju. Gdy toksyczne wyziewy erupcji Laki przemieszczały się na południe, zabiły 23 tys. ludzi w Wielkiej Brytanii i spowodowały klęskę głodu w Egipcie. Niektórzy historycy środowiska uważają, że głód w Europie spowodowany erupcją mógł być katalizatorem rewolucji francuskiej.
Wspomniana erupcja Ilopango w 450 r. n.e. zabiła, według szacunków, do 100 tys. osób, a ponad 400 tys. zostało zmuszonych do migracji. Uważa się, że była ona przyczyną globalnego ochłodzenia w latach 535-536 n.e., które doprowadziło do klęski nieurodzaju od Rzymu po Chiny.
Chociaż erupcje wulkaniczne stwarzają znaczne zagrożenia dla ludzi, działalność wulkaniczna w przeszłości stworzyła ważne zasoby gospodarcze. Popiół wulkaniczny i zwietrzały bazalt tworzą wyjątkowo żyzne gleby, bogate w składniki odżywcze, takie jak żelazo, magnez, potas, wapń i fosfor. Tuf powstały z popiołu wulkanicznego jest stosunkowo miękką skałą i był używany jako materiał budowlany od czasów starożytnych. Rzymianie często używali tufu, który jest obfity we Włoszech. Ludzie zamieszkujący Wyspę Wielkanocną użyli tufu do wykonania większości sławnych posągów moai.
Aktywność wulkaniczna jest odpowiedzialna za osadzanie cennych zasobów mineralnych, takich jak rudy metali. Aktywności wulkanicznej towarzyszą duże prędkości przepływu ciepła z wnętrza Ziemi. Mogą one być wykorzystywane jako energia geotermalna. Wulkany sprawiają, że zachody słońca są bardziej kolorowe.
Kiedy wulkan Kasatochi na Alasce wybuchł w 2008 roku, ludzie na całym świecie zobaczyli niezwykle piękne pomarańczowe i koralowe odcienie w zachodach słońca. To zjawisko wizualne jest wynikiem obecności w atmosferze drobnych cząsteczek popiołu, które rozpraszają promienie słoneczne. W Indonezji znajduje się kompleks aktywnych wulkanów o nazwie Kawah Ijen, wyrzucający niezwykłą, niebieską lawę (10) za sprawą bardzo wysokiego poziomu siarki.
Zatem wulkany, choć są siłą potężna i niszczycielską, przynoszą też sporo pożytku a nawet estetycznych wrażeń. Są w sensie ogólnym dowodem, że nasza planeta żyje, jest aktywna i niewygasła. Nie wypada ich traktować wyłącznie jako zagrożenia i zła. Jest to część naszego świata, z którą trzeba nauczyć się żyć.
Mirosław Usidus
