Ein Surtseyan-Ausbruch ist ein Vulkanausbruch im flachen Wasser. Im Jahr 2015 schuf ein Surtseyan-Ausbruch im tonganischen Archipel die Insel Hunga Tonga-Hunga Ha'apai. Trotz aller Widrigkeiten ist diese Insel fast fünf Jahre später immer noch da.
Glücklicherweise verfügen Wissenschaftler über eine Fülle von Ressourcen, um dieses gesamte Phänomen zu untersuchen. Diese Arten von Eruptionen sind schwer zu untersuchen, da sie unter Wasser und häufig an abgelegenen Orten auftreten. Sie neigen auch dazu, schnell erodiert zu werden. Erdbeobachtungssatelliten ändern dies jedoch, und Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ist der erste seiner Art, der besonders während seiner Entstehung intensiv untersucht wurde.
Jim Garvin und Dan Slayback sind zwei NASA-Wissenschaftler, die die Vulkaninsel untersucht haben. Sie haben sich dazu auf Radarbildsatelliten verlassen und verwenden einen Radartyp namens SAR mit synthetischer Apertur. SAR kann durch Wolken und nachts sehen und liefert hochauflösende Bilder der Insel. Im Jahr 2018 veröffentlichten Garvin, Slayback und andere Wissenschaftler einen Artikel über ihre Beobachtungen in der AGU-Zeitschrift Geophysical Letters. Das Papier trägt den Titel „Überwachung und Modellierung der schnellen Entwicklung der neuesten Vulkaninsel der Erde:Hunga Tonga Hunga Ha’apai (Tonga) Verwenden von Satellitenbeobachtungen mit hoher räumlicher Auflösung. “
Das Bild unten zeigt, wie effektiv SAR ist.
Vor dem Ausbruch gab es zwei kleine Inseln in der Nähe. Sie befanden sich an einem relativ isolierten Ort, etwa 30 km von der tonganischen Insel Fonuafo? Ou entfernt. Am 19. Dezember 2014 entdeckten die Fischer eine weiße Dampfwolke, die unter dem Wasser aufstieg. Satellitenbilder vom 29. Dezember zeigen die Wolke. Schließlich stieg am 9. Januar 2015 eine Aschewolke 3 km in den Himmel. Am 11. Januar erreichte die Wolke eine Höhe von 9 km.
Am 26. Januar erklärten tonganische Beamte den Ausbruch für beendet. Zu diesem Zeitpunkt war die Insel 1 bis 2 km breit, 2 km lang und 120 m hoch.
Im Jahr 2015 stabilisierte sich die Insel dank der Umverteilung von vulkanischem Material und der „hydrothermalen Veränderung“ desselben etwas. Die Insel hatte in der Mitte einen Kratersee, der schließlich abgetragen wurde. Dann bildete sich eine Sandbank, die sie wieder abdichtete und vor Meereswellen schützte. Schließlich verbreiterten Asche und Sediment die Landenge, die sie mit Hunga Tonga im Nordosten verband.
Das Team, das diese Vulkaninsel untersucht, hat zwei Szenarien für ihre Zukunft entwickelt.
Die erste sieht eine beschleunigte Erosion aufgrund von Meereswellen, und in sechs oder sieben Jahren würde nur noch die Landbrücke übrig sein, die die beiden Inseln verbindet. Was als "Tuffkegel" bezeichnet wird, würde erodiert. Das zweite Szenario sieht eine langsamere Erosion vor, wobei der Tuffkegel bis zu 30 Jahre intakt ist.
Die Vulkaninsel hat sich in den ersten sechs Monaten am meisten verändert. Zu dieser Zeit dachten Slayback und Garvin, dass die Insel ziemlich schnell verschwinden könnte. Als die Barriere, die den Kratersee und den Tuffkegel schützte, weggespült wurde, dachten sie, der Untergang der Insel sei nahe. Aber die Sandbank tauchte wieder auf.
"Diese Klippen aus Vulkanasche sind ziemlich instabil", sagte der Fernerkundungsspezialist und Co-Autor Dan Slayback von NASA Goddard in einer Pressemitteilung.
Diese neue Vulkaninsel und ihre Nachbarn befinden sich über dem Nordrand einer Caldera eines viel größeren Unterwasservulkans. Der gesamte Komplex erhebt sich 1400 Meter über dem Meeresboden, und die größere Caldera hat einen Durchmesser von etwa 5 km.
Im Jahr 2017 sagte der NASA-Wissenschaftler Jim Garvin: „Vulkaninseln sind einige der einfachsten Landformen. Unser Interesse ist es zu berechnen, wie stark sich die dreidimensionale Landschaft im Laufe der Zeit verändert, insbesondere ihr Volumen, das auf anderen Inseln nur wenige Male gemessen wurde. Dies ist der erste Schritt, um die Erosionsraten und -prozesse zu verstehen und zu entschlüsseln, warum die Insel länger besteht als die meisten Menschen erwartet hatten. “
Dan Slayback besuchte die Insel im Oktober 2019 und schrieb in einem Blogbeitrag: „Wir haben viele nützliche Beobachtungen gemacht, einige gute Daten gesammelt und ein praktischeres Verständnis der Topographie des Ortes auf menschlicher Ebene gewonnen (wie das des angrenzenden Pre) (existierende Inseln und ihre felsigen Küsten sind in ihrer Unzugänglichkeit fast festungsartig). Wir haben auch Dinge gesehen, die vom Weltraum aus nicht zugänglich sind, wie die Hunderte nistender Rußseeschwalben und Details der entstehenden Vegetation. “
Eine Marsverbindung?
Garvin und Slayback glauben, dass ihre Untersuchung dieses Vulkans nicht nur zum Verständnis unseres eigenen Planeten nützlich ist. Sie denken, es könnte Licht auf Prozesse auf dem Mars werfen.
"Die Erde zu nutzen, um den Mars zu verstehen, ist natürlich etwas, was wir tun", sagte Garvin und bemerkte die Ähnlichkeiten bei der Erosion auf der Insel und die Narben, die durch uralte Ausbrüche durch flache Meere auf dem Mars entstanden waren. "Der Mars hat vielleicht nicht genau einen Ort wie diesen, aber dennoch zeugt er von der Geschichte des Planeten mit beständigem Wasser."
Der Mars ist nicht ohne Vulkane. Tatsächlich beherbergt es den größten Vulkan im Sonnensystem, der jetzt ruht. Olympus Mons erhebt sich fast 22 km über der Marsoberfläche. Es ist der Urvater der Vulkane. Der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der NASA hat jedoch Felder kleinerer Vulkane gefunden. Diese Vulkane könnten einst tief in der geologischen Vergangenheit dieses Planeten in die Marsmeere ausgebrochen sein. Diese überlebenden Landschaften könnten uns etwas darüber erzählen, wie diese alten Vulkane auf die aktive Umgebung des Mars reagierten.
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