Supertulivuori Yellowstone ja poika

Pohjois-Amerikasta löytyi uusi supertulivuori

Kuutta Tyynenmeren pohjoisosissa sijaitsevaa tulivuorta epäillään supertulivuoren venttiileiksi. Pohjois-Amerikka on siis voinut saada uuden hirviön, joka uhkaa peittää Kanadan tuhkaan ja syöstä maapallon jääkauteen.

Kuutta Tyynenmeren pohjoisosissa sijaitsevaa tulivuorta epäillään supertulivuoren venttiileiksi. Pohjois-Amerikka on siis voinut saada uuden hirviön, joka uhkaa peittää Kanadan tuhkaan ja syöstä maapallon jääkauteen.

Claus Lunau

Maapallolla on ainakin 24 supertulivuorta, joista kuuluisin on Yhdysvaltojen Yellowstone. Joulukuussa 2020 luetteloon lisättiin vielä yksi.

Yhdysvaltojen geofysiikan yhdistyksen (AGU) vuosikokouksessa geologi John A. Power paljasti 13 kollegansa kanssa, että Tyynenmeren pohjoisosissa sijaitsevan Aleuttien saariston alla lymyää ennen tuntematon supertulivuori.

Mikään ei aiheuta luonnossa niin suurta tuhoa kuin supertulivuori, sillä purkaus voi pimentää taivaan vuosikymmeniksi ja muuttaa mannerta pysyvästi. Maapallolta pyritäänkin paikantamaan kaikkein rajuimmin purkautuvat tulivuoret, jotka ammentavat valtavan energiamääränsä satojen kilometrien syvyydestä Maan hehkuvan kuumasta vaipasta.

Juuri tällaisen tulivuoren John A. Power ja hänen tutkijatoverinsa uskovat löytäneensä Aleuttien alta.

Supertulivuori Aleuttien saaristo

Neljässä saaressa on kuusi tulivuorta, jotka ovat ilmeisesti vedenalaisen supertulivuoren näkyviä osia.

© NASA & Malene Vinther

Sijainti tarkoittaa käytännössä sitä, että supertulivuori voi haudata Alaskan lisäksi tuhkaan Kanadan, syöstä pohjoisen pallonpuoliskon musertavaan jääkauteen ja myöhemmin aiheuttaa lämpenemisen, jonka rinnalla nykyinen ilmastonmuutos vaikuttaa mitättömältä.

25 supertulivuorta uhkaa planeettaa

Tulivuorien luokitteluun käytetään vulkaanista räjähdysasteikkoa (VEI, volcano explosivity index). VEI-1-tulivuoret ovat yleisimpiä ja vähiten räjähtäviä. Niistä vain vuotaa magmaa maanpinnalle.

Purkaukset voimistuvat ja kasvavat porras portaalta. Esimerkiksi Vesuvius, joka vuonna 79 tuhosi Pompejin ja Herculaneumin, on VEI-5-luokassa syöstyään noin 3,6 km3 magmaa.

Supertulivuoret painivat kuitenkin aivan eri sarjassa. Vulkaanisen räjähdysasteikon ylin porras, VEI-8, vaatii täydellisen tuhon aiheuttavaa purkausta, jossa päivien tai viikkojen kuluessa ryöppyää ulos ainakin 1 000 km3 magmaa. Se on vähän enemmän kuin Laatokassa on vettä.

1 000 kuutiokilometriä magmaa pitää tulivuoren syöstä, jotta se luokitellaan supertulivuoreksi.

Supertulivuoria ei ole tasaisesti ympäri maapalloa. Pohjois-Amerikassa niitä on peräti viisi, joista tunnetuin on Yellowstone. Ilmeisesti Afrikassa ja Etelämantereella ei ole ainoatakaan supertulivuorta.

Kokonaismäärästä ei ole vielä päästy yksimielisyyteen, sillä määritelmän mukaan huomioon voidaan ottaa paitsi ne tulivuoret, jotka ovat jo purkautuneet VEI-8:n vaatimalla tavalla, myös ne tulivuoret, joiden purkauspotentiaali on samaa luokkaa. Arvio 25 supertulivuoresta saa osakseen eniten kannatusta.

Toistaiseksi viimeisestä VEI-8-purkauksesta on kulunut aikaa 26 500 vuotta. Silloin Uuden-Seelannin Pohjoissaaren Taupo-nimisestä tulivuoresta ryöppysi 1 170 km3 magmaa, eli se nousi supertulivuorikategoriaan.

Toiseksi viimeinen tunnettu VEI-8-purkaus oli toisella tavalla raju. Se tapahtui Indonesiassa Sumatran saaressa. Tulivuori Toba räjähti noin 74 000 vuotta sitten, eikä yhtä suurta tulivuorenpurkausta ole sattunut maapallolla kahteen miljoonaan vuoteen.

Toba syöksi sisuksistaan lyhyessä ajassa niin paljon kivisulaa, että määrästä olisi syntynyt kaksi Mount Everestiä.

Purkaus tuhosi kaiken 500 kilometrin säteeltä, ja mallien mukaan otsonikerros melkein hävisi päiväntasaajan seudun yltä ja rikki ja tuhka viilensivät ilmastoa jopa kymmenen astetta.

Keskilämpötila laski kuitenkin vain väliaikaisesti. Supertulivuoresta ilmakehään vapautuvat vulkaaniset kaasut sisältävät runsaasti kasvihuoneilmiötä voimistavaa hiilidioksidia. Niinpä kymmenen vuoden kylmyyskautta seurasi satoja vuosia kestävä ilmaston lämpeneminen, joka johti siihen, että maapallon keskilämpötila nousi viisi astetta korkeammaksi kuin se oli ollut ennen Toban purkausta.

Supertulivuorissa piilee siis valtava tuhovoima. Siksi on monella tapaa kauhistuttavaa, että Tyynenmeren pohjoisosista on löydetty uusi supertulivuori.

Magmasäiliö järkyttää koollaan

Aleuttien supertulivuori sijaitsee oikeastaan niin kaukana tiheästi asutuilta seuduilta kuin on mahdollista.

Sijainti kuitenkin hankaloittaa geologisia tutkimuksia. Tämä on pääsyy siihen, että supertulivuori on pysynyt piilossa näin pitkään, vaikka yksi alueen tulivuorista – Cleveland – kuuluu Pohjois-Amerikan aktiivisimpiin tulivuoriin.

Juuri se, että Cleveland toimii vilkkaasti ja päästää jatkuvasti ilmakehään epätavallisen runsaasti rikkidioksidia, sai John A. Powerin tutkimusryhmän kiinnostumaan alueesta ja paneutumaan sen erikoispiirteisiin.

Tulivuori Cleveland

Cleveland on Pohjois-Amerikan aktiivisimpia tulivuoria. Koska siitä vapautuu ilmakehään runsaasti kaasuja, pidetään mahdollisena, että maanalainen magmasäiliö on järkyttävän suuri.

© JSC/NASA

Kaasumäärä on selitettävissä vain sillä, että Cleveland on yhteydessä paljon suurempaan magmasäiliöön kuin 1 700 metriä korkea tulivuori sinänsä vaatii.

Magma on kiinteää kiveä kevyempää. Kun kallioperän painovoimakenttää kartoitettiin, todettiin, että alueella on rengasmainen rakenne, johon liittyy ainakin viisi tulivuorta. Vaikuttaa siis siltä, että kaikilla niillä on yhteinen magman lähde.

Toisen vihjeen siitä, että maanpinnan alla lymyää supertulivuori, antoi passiiviseksi seismiseksi tomografiaksi kutsuttu tutkimus. Menetelmä perustuu siihen, että maanjäristysaallot etenevät kamarassa kuin kolmiulotteiset renkaat vedessä ja että niiden nopeus riippuu kallion ominaisuuksista.

Mitä kuumempi ja pehmeämpi kallioperä on, sitä hitaammin aallot leviävät.

Tutkimustavalla maankuoresta saadaan eräänlainen röntgenkuva. Clevelandin ympäristöstä paljastui jopa 30 kilometriä syvä vyöhyke, jossa maanjäristysaallot etenevät hyvin hitaasti.

Löytö tukee oletusta, jonka mukaan Tyynenmeren pohjoisosissa piilee erittäin laaja magmasäiliö.

Löydetyn supertulivuoren ominaisuuksia voidaan vasta arvailla. On kuitenkin selvää, että jos sen purkaus nousee VEI-8-luokkaan, Alaska ja Kanada jäävät melko varmasti metrin paksuisen tuhkakerroksen alle. Lisäksi muun muassa rikkiyhdisteet estävät auringonvaloa pääsemästä maanpinnalle, ja se tarkoittaa pohjoisen pallonpuoliskon kylmenemistä vuosikymmeniksi.

Ja supertulivuorenpurkaus voi tapahtua milloin vain.

Luonnonmullistus uhkaa

VEI-8-purkauksen todennäköisyyttä on pidetty pitkään hyvin pienenä. Käsityksen taustalla on tutkimustulos, jonka geologi Ben G. Mason esitti kahden kollegansa kanssa vuonna 2004.

Tutkimuksessa todettiin, että viimeisten 36 miljoonan vuoden aikana on tapahtunut 42 VEI-8-purkausta. Toisin sanoen purkausten väli on keskimäärin 800 000 vuotta.

Neljä brittigeologia päätyi kuitenkin vuonna 2017 omassa tutkimuksessaan siihen tulokseen, että supertulivuorten purkauksia tapahtuu keskimäärin 17 000 vuoden välein.

Geologit analysoivat kaikenlaisten purkausten koon ja yleisyyden välisen tilastollisen riippuvuuden, joka antaa selvästi luotettavamman arvion harvinaisista VEI-8-purkauksista.

20 000 vuotta – supertulivuorten purkauksia tapahtuu suunnilleen näin lyhyin välein. Viimeisestä on kulunut 26 500 vuotta.

Maaliskuussa 2022 brittigeologit saivat tukea tanskalaiselta tutkimusryhmältä, joka oli verrannut Etelämantereen ja Grönlannin jäänäytteitä.

Koska jäätikkö kasvaa kerros kerrokselta, se paljastaa, millaisia muutoksia tulivuoritoiminnassa on tapahtunut eri aikoina, koska tuhkan ja rikkidioksidin määrä vaihtelee näytesarjan eri osissa.

Analyysien mukaan viimeisten 60 000 vuoden aikana on sattunut kolme supertulivuorenpurkausta – eli keskimäärin 20 000 vuoden välein.

Uuden tiedon valossa näyttää siltä, että supertulivuorenpurkauksen riski on viidestä kymmeneen kertaa niin suuri kuin yhtä tuhoisan meteori-iskun.

Geologian ja tekniikan alalla on jo alettu selvittää mahdollisuuksia ehkäistä erikokoisia tulivuorenpurkauksia. On esitetty, että VEI-8-purkauksen riskin pienentämiseksi magmasäiliöihin porataan venttiileinä toimivia reikiä, joiden kautta räjähtävät kaasut pääsevät poistumaan.

Yhdysvaltalaistutkijat listasivat vuonna 2018 kaikkiaan 38 enemmän tai vähemmän mielikuvituksellista supertulivuorten taltuttamiskeinoa. Niissä käytetään muun muassa betonia ja jäähdytysnestettä.

supertulivuori jäähdytys
© Claus Lunau

1. Magmaa jähmetetään

Paksun ja jähmeän magman on vaikeampi purkautua ulos tulivuoresta kuin hyvin juoksevan kivisulan. Magman ominaisuuksia voidaan muuttaa esimerkiksi jäähdytysnesteellä tai kemikaaleilla, jotka edistävät massan kiteytymistä maan alla.

supertulivuori paineen purku
© Claus Lunau

2. Painetta puretaan

Hiilidioksidi ja vesi tekevät magmasta räjähtävää ja suurentavat rajun purkauksen riskiä. Magmasäiliön tuulettaminen voi onnistua porausreikien kautta. Magmaan kuplia muodostavat kaasut poistuvat, ja paine laskee.

supertulivuori betonitulppa
© Claus Lunau

3. Kamaraa vahvistetaan

Lujittamalla magmasäiliön päällä olevaa maankuorta voidaan estää purkausaukkojen syntymistä. Kraatterin repeämät täytetään betonilla, ja kalliota jäähdyttämällä tulivuoresta saadaan kestävämpi.

Supertulivuori lisää painoa
© Claus Lunau

4. Painoa lisätään

Mitä pienemmälle paineelle magma altistuu, sitä liukkaammin se liikkuu. Siksi magmaa voidaan pitää paikallaan painamalla magmasäiliötä esimerkiksi kasaamalla sen päälle maa-aineksia tai korvaamalla pohjavesi raskaammalla nesteellä.

John A. Power jatkaa tutkimuksia Aleuteilla.

Tavoitteena on tarkentaa kuvaa tulivuorten yhteisestä magmasäiliöstä ja ilmakehään vapautuvista kaasuista. Uusien tietojen toivotaan paljastavan, kuinka lähellä purkausta supertulivuori on.

tulivuori Cleveland seismografinen laite

Erittäin aktiivista Cleveland-tulivuorta tarkkaillaan maanjäristysmittareilla. Lisäksi seismisillä tutkimuksilla pyritään saamaan selville, kuinka iso magmasäiliö kaiken kaikkiaan on.

© Photo courtesy of Diana Roman/Carnegie Science

Supertulivuorten aiheuttaman vaaran vuoksi on tärkeää oppia tuntemaan niiden tavat ja ominaisuudet. Ehkä tulevaisuudessa purkauksia voidaan ennustaa ja jopa ehkäistä.

Ihmiskunta tarvitsee aikaa, jotta se voi varautua pahimman varalle. Välittömien tuhojen lisäksihän supertulivuorenpurkaus aiheuttaa ilmastokaaoksen.