Onderwatervulkanen hoe kleurveranderingen in de oceaan een signaal kunnen zijn

Onderwatervulkanen: hoe kleurveranderingen in de oceaan een signaal kunnen zijn voor een op handen zijnde uitbarsting

De omvang van een recente vulkaanuitbarsting heeft de bevolking van Tonga verrast. Wetenschappers die de onderzeese vulkaan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai in het oog houden, waren evenzeer overrompeld en konden niet voorzien dat een explosie een tsunami zou ontketenen die zich over de hele Stille Oceaan zou uitstrekken.

De omvang van de uitbarsting werd door een wetenschapper geprezen als een “eens in een millennium” gebeurtenis. Gassen en as werden meer dan 39 km de atmosfeer in geslingerd – vergelijkbaar met de as die in 1991 door Mount Pinatubo werd uitgestoten – en er ontstond een schokgolf die in Nieuw-Zeeland werd gehoord en tot in Zwitserland werd waargenomen.

Wetenschappers schatten dat de explosie de luidste aardse gebeurtenis kan zijn geweest sinds de uitbarsting van de Krakatau in 1883, terwijl een organisatie die toezicht houdt op kernproeven zelfs verklaarde dat het “het grootste was dat we ooit hebben gezien”.

De vulkaan was de laatste jaren een paar keer actief geweest, met matige uitbarstingen die slechts neerkwamen op plaatselijke verstoring. Het gebrek aan waarschuwing voor een gebeurtenis van deze omvang deed velen zich afvragen of er misschien nog andere vulkanen onder de oceaan waren die ook klaar waren om uit te barsten.

Om vulkanen te bestuderen en te interpreteren of zij waarschijnlijk zullen uitbarsten, monteren wetenschappers hen met verschillende soorten meetapparatuur. Seismometers helpen hen kleine bevingen op te sporen die worden veroorzaakt door magma dat onder de grond beweegt, terwijl gasmonsternemers en thermische camera’s kunnen worden gebruikt om veranderingen in gasconcentraties en temperatuur te volgen wanneer magma uit de diepte opstijgt.

Het wordt echter zelden erkend, dat de meeste vulkanische activiteit op aarde onder de zee plaatsvindt. Onderzeese vulkanen zijn vrijwel alomtegenwoordig in alle grote oceanen van de wereld en men schat dat 75% van de magma-output van de Aarde afkomstig is van mid-oceanische ruggen.

Om het nog moeilijker te maken, veel bekende onderzeese vulkanen bevinden zich ver van land, en omdat ze onder water liggen, kunnen wetenschappers geen veranderingen waarnemen met conventionele middelen. Dus hoe kunnen we ze volgen?

Wetenschappers zijn er al eerder in geslaagd apparatuur te installeren die op de zeebodem waarneembare bevingen detecteert. Dit onderzoek heeft geholpen om de seismische voorlopers van een onderzeese uitbarsting aan het licht te brengen – de tekenen dat er een op komst is – vergelijkbaar met wat wetenschappers reeds hadden gedocumenteerd bij vulkanen op het land. De installatie van deze apparatuur is echter niet goedkoop, en het is niet mogelijk om het overal te doen.

Een op handen zijnde uitbarsting kan worden gedetecteerd in subtiele temperatuurstijgingen op het vulkanische oppervlak. Voor onderzeese vulkanen, zijn deze moeilijker waar te nemen. De warmtesignaturen van onderzeese vulkanen zijn alleen zichtbaar aan het zeeoppervlak als de vulkaan zich in ondiep water bevindt en al hete lava aan het uitbarsten is. Op dat moment is het te laat om iemand te waarschuwen.

Om echt te weten te komen wat onderzeese vulkanen van plan zijn, helpt het om uit te zoomen. Heel ver.

Monitoring vanuit de ruimte

Via satellietwaarnemingen kunnen wetenschappers regelmatig grote delen van het oceaanoppervlak bekijken, zodat ze veranderingen kunnen opmerken. Bij talrijke gelegenheden hebben wetenschappers drijvende puimsteenvlotten waargenomen die terug te voeren zijn op onderzeese uitbarstingen die anders misschien onopgemerkt zouden zijn gebleven.

Lees meer:
Wildbranden, vulkanen en klimaatverandering: hoe satellieten het verhaal vertellen van onze veranderende wereld

Maar dit stelt ons alleen in staat om uitbarstingen te identificeren nadat ze hebben plaatsgevonden – het helpt ons niet om onderwatervulkanen een stap voor te blijven.

Recente wetenschappelijke vooruitgang kan dat echter wel. In het begin van de jaren negentig onderzochten Japanse wetenschappers een al lang bekend fenomeen: de vreemde verkleuring van de oceaan in de buurt van onderzeese vulkanen bij het eiland Iōjima. Zij stelden vast dat deze werd veroorzaakt door precipitaten van silicium-, ijzer- en aluminiumoxiden die door onderzeese vulkanische activiteit werden uitgestoten.

Later werk bevestigde dat een hoger gehalte aan ijzerneerslag een geelbruine tint oplevert, terwijl een hoger gehalte aan aluminium of silicium resulteert in een witte kleur. Wetenschappers hebben deze bevindingen opnieuw bekeken tijdens onderzeese uitbarstingen rond een ander vulkanisch Japans eiland, Nishinoshima. Op satellietfoto’s van het aardoppervlak was te zien dat de oceaan verschillende tinten geel, bruin en groen verkleurde, afhankelijk van de verhouding tussen silicium, ijzer en aluminium.

Bellen stijgen op van de zeebodem bij een actieve vulkaan in Indonesië.
Ethan Daniels/Shutterstock

Met deze vondst ontdekten wetenschappers dat de kleur van de oceaan ongeveer een maand voordat de onderzeese vulkaan uitbarstte begon te veranderen. Dit suggereert dat de kleur van de oceaan een betrouwbare voorloper kan zijn van vulkanische activiteit onder water. En gezien dit inzicht is er alle kans dat in de toekomst geautomatiseerde systemen satellietbeelden van de oceaan in vulkanische gebieden kunnen analyseren op tekenen van een op handen zijnde uitbarsting.

De verwoesting die de onderzeese uitbarsting van Hunga Tonga-Hunga Ha’apai heeft aangericht, blijkt intens te zijn. De tsunami die volgde verwoestte de kustgebieden van Tonga en veroorzaakte zelfs doden duizenden kilometers verderop in Peru. As bedekte het eiland, vernietigde gewassen en legde transportnetwerken plat.

Als er een vroegtijdige waarschuwing was geweest, misschien op de schaal van weken zoals onderzoek suggereert dat op een dag mogelijk zou kunnen zijn, zou dat de mensen op Tonga in staat hebben gesteld voedsel en water in te slaan en kwetsbare gebieden te evacueren. Deze tragedie, die zich maar eens in het millennium voordoet, zou op zijn minst een stimulans kunnen zijn voor verder onderzoek naar het in de gaten houden en voorspellen van het altijd aanwezige gevaar van onderzeese vulkaanuitbarstingen.

The Conversation

Matthew Blackett werkt niet voor, geeft geen advies aan, heeft geen aandelen in, en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat hebben bij dit artikel, en heeft buiten zijn academische aanstelling geen relevante affiliaties bekend gemaakt.