תחזית מצילת חיים של מדענים להתפרצות איסלנד | מגזין קוונטה

בנובמבר 10, 2023, Kristín Jónsdóttir, ראש המחלקה לחקר הרי געש של המשרד המטאורולוגי של איסלנד, עבר יום חופש נדיר. "זה היה יום הולדתי ה-50", היא אמרה. ואז הכל התחיל לרעוד. היא הייתה מבלה את היום בבהייה בטלפון שלה, צופה ברעידות האדמה פורחות על פני מפות של חצי האי רייקאנס באיסלנד.

חצי האי חווה התפרצויות סדקים, כאשר הקרקע מתפצלת ולבה נשפכת החוצה. מאז סוף אוקטובר, תשומת הלב התמקדה באזור Svartsengi של חצי האי - ביתם של הספא הפופולרי של הלגונה הכחולה, תחנת כוח גיאותרמית ועיירת החוף גרינדוויק. שלוש התפרצויות הסדקים האחרונות של חצי האי הציפו באש עמקים מבודדים. עם זאת, העיר הייתה תחת איום.

מערבולת הטמבלים ב-10 בנובמבר חשפה כי נהר מגמטי קבור התפתל לעבר גרינדוויק ו-3,600 תושביה. למרבה הצער, סוללה - גוף מאגמה אנכי הדומה למסך של אש נוזלית - עלה מהנהר התת-קרקעי ההוא, ונעצר רק מרוב פני השטח.

במהירות פינו השלטונות את העיירה. ואז כולם חיכו.

ב-18 בדצמבר, סדק געשי בקע את הקרקע לצפון מזרח העיר וצבע את האדמה החורפית בסלע מותך. ההתפרצות האינטנסיבית נמשכה כמה ימים ונשארה מחוץ לגרינדוויק.

ואז בשעה 3 לפנות בוקר ב-14 בינואר, התושבים המעטים שחזרו לבתיהם התעוררו על ידי קלקסונים והודעות טקסט שאמרו להם לברוח. התפרצות נוספת פלשה לעיר. עד שהסתיים 60 ומשהו שעות מאוחר יותר, כמה בתים נבלעו, אך איש לא מת.

תושבי גרינדוויק חבים את חייהם לרשויות מקומיות פרואקטיביות, למנהלי חירום ולמחקר של פנים כדור הארץ. מדענים עקבו אחר תנועת המאגמה על ידי פענוח גלים סיסמיים ועיוותים בקרום הפלנטה. על ידי מיפוי הצנרת הוולקנית של חצי האי, הם בונים הבנה טובה יותר של אופן פעולת הגעש באופן כללי, ובמקביל גם שואפים לספק תחזיות מקומיות מדויקות עוד יותר בעתיד.

העבודה נמשכת; המשבר הוולקני הזה רחוק מלהסתיים. חצי אי שלא ראה התפרצות במשך 800 שנה התעורר כעת, וראיות גיאולוגיות מצביעות על כך שההתפרצויות יכולות להימשך שנים, עשורים או אפילו מאות שנים.

"ראינו רק חלק קטן מהלבה עולה", אמרה Jónsdóttir. "הטבע קודר."

כוחה של הגיאופיזיקה

התפרצויות סדקים - המתרחשות גם במקומות אחרים באיסלנד, כמו גם בהוואי ו- (לפני כמה אלפי שנים) איידהו, ניו מקסיקו וקליפורניה - קשה לחזות. בניגוד להתפרצויות געשיות קלאסיות הכוללות צורת יבשה הררית, קשה לחזות בדיוק היכן יתממשו הסדקים.

הוולקניות הסדקית של חצי האי רייקאנס היא מוזרה במיוחד. זרמי לבה עתיקים, קפואים כעת במקומם, חושפים כי התפרצויות פקדו את האזור במשך שנים רבות בכל פעם, אך משני צדדי הפרקים הללו, פעילות געשית נעדרה במשך מאות שנים. תקופת ההתפרצויות האחרונה הסתיימה ב-1240, וכך היה השלישי מסוגו בחצי האי במהלך 4,000 השנים האחרונות, כאשר כל צביר מופרד בערך בשמונה מאות שנים. אבל מדוע קיימת מחזוריות זו של 800 שנה בערך? "אנחנו עדיין לא יודעים, למען האמת," אמר אלברטו קרציולו, גיאולוג באוניברסיטת איסלנד.

זה שיש בכלל געשי זה לא מזעזע. חצי האי יושב על גבי פלומת מעטפת - א מעיין חום עולה מגבול הליבה-מעטפת של כדור הארץ. והוא משתרע על הרכס האמצע-אטלנטי, תפר מועד להתפרצות בין לוחות אירו-אסיה וצפון אמריקה. חוסר השקט הטקטוני של רייקאנס הפך את האזור לאחד מהאזורים הוולקניים הנבדקים ביותר בעולם.

לכן, בשנת 2020, כאשר עשרות אלפי רעידות החלו להרעיד את חצי האי והאדמה החלה להתנפח, מדענים חשדו שההמולה עשויה להיות הקדמה להופעה געשית בהתהוות שמונה מאות שנים. הם רק היו צריכים להבין איפה. 

ציד מאגמה

כאשר מאגמה שוברת סלע עמוק בקרום כדור הארץ, היא יוצרת רעידות אדמה עם חתימות ברורות. גלים סיסמיים אלה ותכונותיהם מספקים למדענים את הרמזים המיידיים ביותר - והפחות מעורפלים - לגבי נוכחות והגירה של מאגמה. במהלך משבר געשי, "אם היה לך רק דבר אחד", אמר סם מיטשל, וולקנולוג מאוניברסיטת בריסטול, "זה יהיה זה."

מאגמה בתנועה, אם היא רדודה מספיק, גם מעוותת בצורה ניכרת את הקרקע. לוויינים משתמשים במכ"ם כדי לזהות שינויים בגובה במהלך שעות, ימים או שבועות. תחנות GPS מבוססות קרקע מספקות גם מידע ברזולוציה גבוהה בזמן אמת על שינויי גובה.

Jónsdóttir חושדת שהקקופוניה של רעידות שהחלה ב-2020 נבעה הן מהגירה מאגמטית והן מתנועת הלוחות הטקטוניים. באיסלנד, לוחות אירו-אסיה וצפון אמריקה אינם נפרדים בצורה נקייה, אלא מתגרדים זה בזה כשהם נעים. בין מחזורי התפרצות, מצטבר שפע של מתח טקטוני. ואז, כאשר מאגמה מתפתלת אל תוך חרקים תת-קרקעיים לאורך הגבול הזה, היא מפעילה את שחרור המתח הזה בצורה של רעידות חזקות ותכופות.

עם זאת, בתחילת 2021, המכונה המאגמטית הזו החליפה הילוך. גם שינויי גובה וגם המהומה סיסמית העלו שמאגמה מתאספת מתחת ל-Fagradalsfjall, תל וולקני קטן ליד עמק לא מיושב. במשך חודשים רבים רעדו רעידות ארוכות בתוך הקרום העמוק של חצי האי. סוגים אלה של רעידות אדמה "נראו מתחת הרי געש אחרים בכל רחבי העולם, ועדיין אינם מובנים במלואם", אמר טום וינדר, סיימולוג הר געש באוניברסיטת איסלנד. למרות שאנייגמטי, הם מציעים שמשהו איטי קורה - פיצול הדרגתי של סלע חם, אולי, או כתמי מאגמה הנלחצים דרך התכווצות.

ואז, ב-19 במרץ 2021, חצי האי התפרץ לראשונה מזה שמונה מאות שנים. במשך שישה חודשים, חומר מותך נבע מבקע ליד Fagradalsfjall. שתי התפרצויות קצרות יותר באו לאחר מכן, בקיץ של 2022 ו-2023.

מלבד רעידות ארוכות דמוי בס, הסימפוניה הסיסמית הכוללת שקדמה לשלוש התפרצויות Fagradalsfjall העלתה שמאגמה לוקחת מסלול יוצא דופן אל פני השטח. במקום להתאסף בקרום הרדוד, נראה היה שסלע מותך מטלט ישירות אל פני השטח מעומק גדול - הגבול בין הקרום למעטפת המרקחת הבסיסית. "זה די בלתי נשמע," אמר וינדר.

בהשוואה להרבה מערכות געשיות באיסלנד, Fagradalsfjall התנהג בצורה מוזרה, אבל לפחות זה קרה רחוק ממישהו או משהו.

רק באוקטובר 2023 הפכה סקרנותם של מדענים לחרדה כאשר הפעילות עברה לאזור Svartsengi עמוס התשתיות מדרום.

הקרב על גרינדוויק

הקרקע באזור Svartsengi עלתה, ואז הפסיקה לעלות, מספר פעמים מאז 2020, מה שמרמז שמאגמה הגיעה במרווחים לא קבועים, אם כי בלי להתפרץ. אבל לקראת סוף 2023, קצב התנועה עלה. מאגמה נכנסה לאזור מהר יותר מאי פעם. באמצע נובמבר, אדן - גוף אופקי של מאגמה - בעל פרופורציות פילים ישב רק כמה קילומטרים מתחת לסבטנגי. "כולם היו על קצות האצבעות, ולא באמת ידענו מה יקרה אחר כך", אמרה יונסדור. לא היה ברור היכן ומתי עלולה להתרחש התפרצות.

רעידות האדמה שהרעידו את האזור בנובמבר עזרו להצביע על הדרך. בתחילה, מספרם העצום העמיס על יכולות הניטור הסייסמי של המשרד המטאורולוגי של איסלנד, אך הצוות הצליח למצוא במהירות את המקהלה בתוך הכאוס ולפענח את מילותיו: רעידות שוברות סלע הביאו לכך שמאגמה כלשהי עזבה את האדן וזזה הצידה. ולווייני ניטור קרקעי אישרו את מה שהסייסמיות הציעה: הקרקע שמעל אדן סבטנגי נפלה כשהמאגמה התנקזה.

קל היה לראות לאן המאגמה הזו נעלמה. הקרקע מסביב לגרינדוויק שקעה. לוולקנולוג שקרא את הארץ, הדפוס הזה לא חשף היעדר מאגמה, אלא חדירתה. המאגמה שיצאה מהאדן נעה הצידה לפני שהחליקה כלפי מעלה ישירות מתחת לגרינדוויק. כשהתרומם, הקנוק האנכי הזה של מאגמה דחף את קירות הסלע לצדדיו מהדרך. זה, בתורו, גרם לאדמה שמעל הקנוקנית לצנוח לתוך הריק החדש שנוצר. מאוחר יותר, מדענים ידווח שבשלב מסוים במהלך סערת רעידת האדמה ב-10 בנובמבר, כ-7,400 מ"ק של מאגמה זינקו מדי שנייה מהסף אל הקנוק.

סימנים של דשדוש תת קרקעי זה נצפו גם בתוך בורות הקידוח של תחנת הכוח הגיאותרמית. גזים געשיים, כמו דו תחמוצת הגופרית, לברוח ממאגמה בעומק רדוד ועלול לאותת על התפרצות מתקרבת. מדענים ראו שגז, ושינוי בלחץ, בתוך החורים - אינדיקציה נוספת לכך שמאגמה נמצאת בתנועה לכיוון העיר.

קנוקציית מאגמה עצומה, המכונה סוללה, נבטה מתחת לגרינדוויק, עם פסגה 800 מטרים בלבד מתחת לרחובותיה.

בתוך שעות מסופת רעידת האדמה ב-10 בנובמבר, מדענים זיהו קטע אדמה באורך 10 קילומטרים שבו התפרצות נראתה בסבירות גבוהה. הוא חתך את Grindavík משרשרת מכתשים וולקניים ישנים מצפון מזרח לעיר לדרום מערב שלה. עד חצות פינתה ההגנה האזרחית של איסלנד את העיירה, ופועלי בניין מיהרו לבנות חומות מגן באזורים שסביר להניח שיוצפו בלבה.

במהלך השבועות הבאים, תצפיות גיאופיזיות גילו שמאגמה עדיין זורמת לאזור. עד 18 בדצמבר, בהתבסס על קרקע הכדור פורח, מדענים חישבו כי כ-11 מיליון מטרים מעוקבים של מאגמה טרייה הצטברו באדן. זה נראה כמו כמה שזה יכול להחזיק. באותו יום, זרימה רועשת נוספת של מאגמה עזבה את האדן ומילאה יתר על המידה את הסוללה. רעידות שוברות סלע הזהירו את המדענים שמאגמה סוף סוף עושה שבירה לפני השטח, ו-90 דקות לאחר שהרעידות הללו החלו, "הייתה לנו ההתפרצות", אמרה יונסדוט. "זה היה אירוע ממש מהיר." במהלך הימים הבאים ניקזה ההתפרצות את הסוללה מספיק כדי שיתייצב וישקע.

הדפוס הזה חזר על עצמו לפני ההתפרצות ב-14 בינואר: 12 מיליון מטרים מעוקבים של מאגמה דחסו את האדן לפני שהפעילו התפרצות ארבע שעות לאחר מכן. הפעם, חומר תופת זלג מתוך סדק באורך 3,000 רגל שהופיע ליד אחת מחומות המגן מצפון לעיירה, שהצליח להסיט את הלבה. אבל סדק שני וקטן יותר הופיע ממש בקצה העיר, מאחורי החומה, והרס שלושה בתים.

לאחר מכן, האדן החל להתנפח שוב. בשלב זה, מדענים חישבו כי התפרצות תהפוך בסבירות גבוהה כאשר האדן יתמלא ב-9 מיליון מטרים מעוקבים של חומר מותך לפחות. בתחילת פברואר, האדן עבר את הסף הזה, וב-8 בפברואר החלה התפרצות נוספת. סדק באורך 3 קילומטרים נפתח סמוך לאתר ההתפרצות של דצמבר, והעביר לבה הרחק מגרינדוויק אך לכיוון צינור המספק מים חמים לחלק גדול מחצי האי.

וכך המחזור ממשיך.

גילויים גיאוכימיים

הטכניקות הגיאופיזיות שמדענים משתמשים כדי לקחת את הדופק של הלב המגמטי של Svartsengi אינן עוקבות רק אחר המפגע בזמן אמת. הם גם עוזרים לבנות תמונה של העורקים שמעבירים את כל המאגמה אל פני השטח - שהיא חיונית להבנת חצי האי כולו וכיצד הוא עשוי להתנהג במסגרות זמן ארוכות יותר.

Fagradalsfjall ו-Svartsengi - שתי המערכות הגעשיות הפעילות כיום - מופרדות בכמה קילומטרים בלבד. למרות קרבתם, עדויות גיאולוגיות מצביעות על כך שמדובר במערכות נפרדות. הארכיטקטורות התת-קרקעיות שלהם שונות בעליל. ב-Fagradalsfjall, המאגמה שועטת מהמעטפת היישר אל פני השטח, בעוד שב-Svartsengi היא מאוחסנת זמנית בקרום הרדוד.

ובכל זאת, באופן תמוה, נראה ששתי המערכות שואבות חומר מאותו מקור במעטפת של כדור הארץ, מה שמרמז על קשר עמוק.

אד מרשל, גיאוכימאי מאוניברסיטת איסלנד, חקר לבה טרייה שנאספה מהתפרצויות בשני האתרים כדי לנסות לקבוע כיצד שתי המערכות הוולקניות מחוברות ומדוע הן מתחלפות בתורות. "אתה רוצה לחנות במקום שהגז והלבה לא יוציאו אותך החוצה", אמר. ואז "אתה נכנס, אתה שורף את הדגימה, ואתה מוציא לעזאזל".

באופן כללי, לבות איסלנדיות מציגות דפוסים כימיים דומים. אבל "ל-Fagradalsfjall יש את כימיית ההיתוך המוזרה בעולם", אמר מרשל, בהתייחס לתערובת הספציפית של יסודות ותרכובות המרכיבות את המרק המגמטי שלו. "זה בעצם לא סתם מוזר. זה ייחודי." ייחודי, כלומר, חוץ מזה שללבה Svartsengi יש כמעט בדיוק אותן טביעות אצבע כימיות, למרות ש-Fagradalsfjall ו-Svartsengi הן לכאורה מערכות געשיות עצמאיות. "זה ממש לא הגיוני," אמר מרשל. "הטבע פשוט מתעסק איתנו בשלב זה."

אבל "אם הדברים מחוברים פיזית לעומק", אמר, "זה פתרון די אלגנטי לכל הבעיה".

ניתוח סייסמי של הוולקניות של חצי האי נמשך. מדענים מקווים להיות מסוגלים לחזות היכן הוא יופיע הבא בחודשים ובשנים הקרובים, כפי שעשו עם ההתפרצויות האחרונות. בתור התחלה, הלדר גיירסון, גיאופיזיקאי מאוניברסיטת איסלנד, ועמיתיו משתמשים במכ"ם לווייני כדי למפות תקלות ושברים בחצי האי בתקופה זו של אי שקט, מה שהם מציעים יכול לחשוף פגמים נסתרים, כולל אלה שעשויים להיות האתרים להתפרצויות סדקים עתידיות.

אין שום ערובה שההתפרצויות הבאות יפעלו לפי אותו דפוס כמו ההתפרצויות האחרונות של Svartsengi - לב הסוללה של המערכת אינו בהכרח תכונה קבועה. "בכל פעם שיש לך התפרצות, אתה מחליף את מערכת האינסטלציה. זה לא חוזר לאפס", אמר מיטשל.

יכולת המגורים העתידית של גרינדוויק היא שאלה פתוחה, ונשאר לראות אם הערים האחרות של חצי האי יתמודדו עם פלגי לבה. העידן ההיפר-וולקני החדש של חצי האי רייקאנס רק התחיל, והוא יכול להימשך שנים, עשרות שנים, אולי אפילו מאות.

"למרבה הצער, אין חדשות טובות לפנינו," אמרה Jónsdóttir.