Συμμετοχή του ΕΚΠΑ στη θαλάσσια έρευνα για το ρόλο της ροής ρευστών υψηλής θερμοκρασίας στην εκρηκτικότητα υποθαλάσσιων ηφαιστείων

Επιστήμονες από το Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του ΕΚΠΑ και το Εθνικό Ωκεανογραφικό Κέντρο (NOC) του Ηνωμένου Βασιλείου συμμετείχαν σε μια διεθνή πρωτοποριακή ωκεανογραφική αποστολή στην καλδέρα της Σαντορίνης και το υποθαλάσσιο ηφαίστειο Κολούμπος, για να ενισχύσουν την ικανότητά μας να προβλέπουμε και να κατανοούμε τους κινδύνους που προκαλούν οι πιο εκρηκτικές ηφαιστειακές εκρήξεις της Γης.

Εκατοντάδες από τα πιο επικίνδυνα ηφαίστεια της Γης βρίσκονται στον ωκεανό, αλλά ελάχιστα παρακολουθούνται, με αποτέλεσμα να είναι δύσκολο να προβλεφθούν οι κίνδυνοι για τις κοντινές παράκτιες κοινότητες και υποδομές. Στον ωκεανό, η ένταση των εκρήξεων περιπλέκεται από τις αλληλεπιδράσεις με το θαλασσινό νερό και τα υγρά που κυκλοφορούν μέσα στα ηφαίστεια, καθιστώντας τις ακόμη πιο απρόβλεπτες.

Εικ. 1 Υδροθερμική καμινάδα στον κρατήρα του Κολούμπου.

Χρησιμοποιώντας προηγμένα υποβρύχια ρομπότ, συμπεριλαμβανομένου του ρομποτικού τηλεκατευθυνόμενου οχήματος (ROV) ISIS του NOC, κορυφαίοι επιστήμονες και μηχανικοί παγκοσμίως μελέτησαν τον τρόπο με τον οποίο τα υδροθερμικά ρευστά αλληλοεπιδρούν με το μάγμα βαθιά κάτω από την επιφάνεια της Γης. Με τη χαρτογράφηση του τρόπου με τον οποίο οι διαδρομές των ρευστών συνδέονται με τους μαγματικούς θαλάμους και πώς αυτά τα συστήματα ανταποκρίνονται κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών γεγονότων, οι ερευνητές στοχεύουν να κατανοήσουν τον τρόπο με τον οποίο η κυκλοφορία των ρευστών μπορεί να επηρεάσει την ισχύ και την επικινδυνότητα των ηφαιστειακών εκρήξεων.

Εικ. 2 Υδροθερμική καμινάδα στον κρατήρα του Κολούμπου.

Η Μινωική έκρηξη της Σαντορίνης (~1610πΧ) και η μοναδική ιστορικά καταγεγραμμένη έκρηξη του Κολούμπου το 1650 μΧ ήταν τόσο μεγάλες που το έδαφος πάνω από τον κρατήρα των δύο ηφαιστείων κατέρρευσε μέσα στον άδειο μαγματικό θάλαμο, δημιουργώντας τις σημερινές τους καλδέρες. Τέτοιες μεγάλες εκρήξεις μπορεί να έχουν καταστροφικές συνέπειες, όπως πρόσφατα απέδειξε η έκρηξη του ηφαιστείου Hunga Tonga το 2022, η πιο εκρηκτική έκρηξη του αιώνα, η οποία δημιούργησε τσουνάμι και κατέστρεψε τα καλώδια τηλεπικοινωνιών που συνέδεαν το Βασίλειο της Τόνγκα με το παγκόσμιο διαδίκτυο.

Κατά τη διάρκεια της αποστολής, οι επιστήμονες ερεύνησαν τόσο το ηφαίστειο της Σαντορίνης όσο και το Κολούμπο, εξετάζοντας διαφορετικούς τύπους υδροθερμικών εκλύσεων, από διαρροές που σχηματίζουν υποβρύχιες λίμνες διοξειδίου του άνθρακα, μέχρι φυσαλίδες που εκλύονται σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 200ºC.

Εικ. 3 Βακτηριακές αποικίες στο υδροθερμικό πεδίο του Κολούμπου.

Εξετάζοντας την ποικιλομορφία των υδροθερμικών πεδίων, η ομάδα στοχεύει στην κατανόηση του πλήρους φάσματος των τύπων ροής ρευστών και του ρόλου που θα μπορούσαν να διαδραματίσουν στη μελλοντική ηφαιστειακή δραστηριότητα- όχι μόνο στη Σαντορίνη και το Κολούμπο, αλλά παγκοσμίως. Το έργο αυτό θα βοηθήσει στην καλύτερη πρόβλεψη των ηφαιστειακών κινδύνων και θα βοηθήσει στην αντιμετώπιση μελλοντικών περιόδων αναταραχής.

Εικ. 4 Υδροθερμικό πεδίο στην ΒΑ πλευρά της καλδέρας της Σαντορίνης με χαρακτηριστικές «λίμνες» από τη συσσώρευση CO2.

Η καθηγήτρια Γεωλογικής Ωκεανογραφίας Παρασκευή Νομικού και η υποψήφια διδάκτορας Θαλάσσιας Γεωλογίας και Ηφαιστειακής Επικινδυνότητας Άννα Κατσίγερα, εκπροσώπησαν την ελληνική επιστημονική κοινότητα με τη συμμετοχή τους στην ωκεανογραφική αποστολή. Σύμφωνα με την Νομικού, «μέσω της αποστολής HYDROMOX μετράμε τους σεισμούς που συμβαίνουν στην περιοχή της Ανύδρου και διερευνούμε πώς τα υδροθερμικά πεδία μέσα στις καλδέρες της Σαντορίνης και του Κολούμπου έχουν επηρεαστεί από τη σεισμική δραστηριότητα. Αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα για τον μετριασμό των πιθανών κινδύνων για την περιοχή της Σαντορίνης-Ανύδρου-Αμοργού και την ενημέρωση των ελληνικών αρχών όσον αφορά την αξιολόγηση των γεωκινδύνων.

Κατά τη διάρκεια αυτής της αποστολής, συλλέξαμε πληθώρα υγρών, αερίων, ιζημάτων και δειγμάτων από τις πηγές και πραγματοποιήσαμε μετρήσεις θερμοκρασίας κοντά στις υδροθερμικές πηγές. Η ανάλυση αυτού του συνόλου δεδομένων θα συγκριθεί με τα σύνολα δεδομένων που συλλέχθηκαν πριν από τη σεισμική κρίση στο πλαίσιο του Υποθαλάσσιου Παρατηρητηρίου SANTORY».

Η Δρ Isobel Yeo, θαλάσσια ηφαιστειολόγος και επικεφαλής της αποστολής, δήλωσε: «Εκρήξεις όπως αυτή του ηφαιστείου Hunga Tonga το 2022 αποδεικνύουν πόσο σημαντικό είναι να κατανοήσουμε τους κινδύνους που εγκυμονούν τα υποθαλάσσια ηφαίστεια, τα οποία είναι πολύ πιο δύσκολο να παρακολουθηθούν από ό,τι τα χερσαία. Ο ρόλος που διαδραματίζει η κυκλοφορία των ρευστών στην ηφαιστειακή εκρηκτικότητα είναι θεμελιώδης αλλά ελάχιστα μελετημένος, γεγονός που καθιστά δυσκολότερη την πρόβλεψη μελλοντικών γεγονότων σε υποθαλάσσια ηφαίστεια και αυξάνει την αβεβαιότητα στον μετριασμό των γεωκινδύνων».

Έχοντας κάνει συναρπαστικές ανακαλύψεις στο πεδίο, η διεθνής ομάδα θα συνδυάσει τώρα τη γεωφυσική, γεωλογική και γεωχημική ανάλυση των δειγμάτων και των δεδομένων της για να διαλευκάνει τις περίπλοκες σχέσεις μεταξύ των ηφαιστειακών και υδροθερμικών συστημάτων και να βοηθήσει την ικανότητά μας να προβλέπουμε την επικινδυνότητα σε μερικά από τα πιο επικίνδυνα ηφαίστεια του κόσμου. «Παρόλο που δεν υπάρχει καμία ένδειξη ότι τα ηφαίστεια στα οποία εργαζόμαστε ενέχουν άμεσο κίνδυνο, αυτή η διεθνής συνεργασία θα μας βοηθήσει να βελτιώσουμε την κατανόηση των κινδύνων σε μερικά από τα πιο επικίνδυνα ηφαίστεια του πλανήτη».

Η αποστολή αποτελεί μέρος του προγράμματος «Hydrothermal Controls on Caldera Explosivity», υπό την αιγίδα του National Oceanographic Center, σε συνεργασία με τους εταίρους του προγράμματος: Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel, University of Southampton, Queensland University of Technology, Woods Hole Oceanographic Institute, University of Auckland, The United States Geological Survey (USGS), University of Oregon, University of Bergen, University of Ottawa, University of Leeds, University College London, Centre National de la Recherche Scientifique, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology και το Memorial University of Newfoundland.

Δείτε το video (ΕΚΠΑ-NOC συνεργασία)