اكتشف العلماء العملية الخفية التي يمكن أن تحول الصهارة إلى قوة متفجرة

وجد الباحثون أن التاريخ الحراري للصهارة قد يكون عاملاً رئيسياً في تحديد ما إذا كان الثوران يصبح أكثر قوة أو يظل لطيفًا نسبيًا.

إن ما يحدث في أعماق البركان يمكن أن يحدد ما إذا كان الثوران سيتكشف على شكل تدفق حمم بركانية بطيء الحركة أو ينفجر في نوافير شاهقة من الصخور المنصهرة. يشير بحث جديد إلى أن أحد العوامل التي تم التغاضي عنها قد يكون تاريخ درجة حرارة الصهارة قبل وقت طويل من وصولها إلى السطح.

فريق من العلماء بقيادة جامعة مانشستر وقد وجد أن الصهارة الساخنة بشكل غير عادي يمكن أن تظل خالية من البلورات لفترة أطول بكثير من المتوقع، مما يغير بشكل كبير سلوكها أثناء الثوران. يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف، المستند إلى الصهارة الناتجة عن ثوران تاجوغايت عام 2021 في لا بالما بجزر الكناري الإسبانية، في تفسير سبب إنتاج البراكين التي تغذيها الصهارة المماثلة في كثير من الأحيان أنماط ثوران مختلفة تمامًا.

النتائج التي توصلوا إليها، نشرت في اتصالات الطبيعة، أشر إلى عملية تعرف باسم “الإحماء الزائد”. في هذه الحالة، يتم تسخين الصهارة إلى ما هو أبعد من درجة الحرارة التي يمكن أن تظل البلورات عندها مستقرة. وبينما عرف الجيولوجيون منذ فترة طويلة أن البلورات تؤثر على تدفق الصهارة وتفجيرها، تظهر الدراسة الجديدة أن الحرارة الزائدة يمكن أن تمحو بشكل فعال وحدات البناء المجهرية اللازمة لتكوين البلورات في المقام الأول.

توفر النتائج رؤية جديدة لسؤال علمي طويل الأمد حول كيفية تأثير التاريخ الحراري للصهارة على التبلور قبل وأثناء الانفجارات.

قالت المؤلفة الرئيسية الدكتورة باربرا بونيتشي، وهي باحثة مشاركة في جامعة مانشستر: “إن تاريخ نمو البلورات والفقاعات يمكن أن يتحكم بشكل كبير في كيفية انفجار الصهارة، لا سيما مع نمو المزيد من البلورات، يكون لها في النهاية تأثير كبير على لزوجة الصهارة. حتى الآن، لم نفهم تمامًا ديناميكيات نمو البلورات للصهارة التي تلقت حقنة من الحرارة الفائقة قبل الصعود مباشرة. ولكن باستخدام وعاء الضغط الشفاف المثير والمطور حديثًا بالأشعة السينية جنبًا إلى جنب مع الأشعة السينية السنكروترونية وبالتصوير المقطعي الدقيق، يمكننا في الواقع ملاحظة هذه العمليات “في الموقع”.

إعادة تهيئة الظروف البركانية في المختبر

وللتحقق من هذه العملية، أعاد الباحثون خلق الظروف البركانية في المختبر باستخدام الصهارة الناتجة عن ثوران تاجوجايت، والتي ربما تكون قد تعرضت لسخونة شديدة قبل وأثناء صعودها.

استخدم الفريق التصوير المقطعي الدقيق بالأشعة السينية السنكروترونية في مصدر ضوء الماس لمراقبة التبلور في الوقت الحقيقي. كما أجروا تجارب تكميلية خارج الموقع في براغ، مما سمح لهم بمراقبة العملية على مدى فترات أطول في ظل ظروف درجة الحرارة والضغط التي يتم التحكم فيها بعناية.

أظهرت التجارب اختلافًا كبيرًا في تكوين البلورات. بدأت الصهارة التي لم يتم تسخينها بشكل كبير في التبلور خلال حوالي 20 دقيقة. ومع ذلك، فإن تعرض الصهارة لسخونة شديدة أدى إلى تأخير تكوين البلورات لأكثر من ثماني ساعات.

التأثيرات على صعود الصهارة ونمط الثوران

قام الباحثون بدمج هذه التأخيرات المقاسة تجريبيًا في النواة البلورية في نماذج حاسوبية تحاكي كيفية ارتفاع الصهارة وتغيرها أثناء تحركها عبر قشرة الأرض.

كشفت عمليات المحاكاة أن التأخير الطويل في التبلور يسمح للصهارة بالبقاء سائلة نسبيًا أثناء الصعود بسرعة، مما قد يؤدي إلى تدفق الحمم البركانية بشكل مكثف. وبالمقارنة، فإن الصهارة التي تتبلور بشكل أسرع تصبح أكثر لزوجة وترتفع ببطء أكبر. يمنح هذا الصعود الأبطأ وقتًا إضافيًا للغازات للهروب، مما يزيد من احتمالية حدوث ثورانات أكثر لطفًا وانصبابًا.

ووفقا للباحثين، يمكن لهذه النتائج أن تحسن تفسير بيانات مراقبة البراكين وتساعد العلماء على التنبؤ بشكل أفضل بسلوك الثوران.

وقالت الدكتورة مارغريتا بولاتشي، المحاضرة الأولى في علم البراكين بجامعة مانشستر، وهي مؤلفة مشاركة: “تركز نماذج المخاطر البركانية الحالية عادةً على كيمياء الصهارة ومحتوى الغاز وتغيرات الضغط. ويشير هذا العمل إلى أن التاريخ الحراري قبل الانفجار وحركية التبلور قد يلعبان أيضًا دورًا مهمًا في التحكم في صعود الصهارة وسلوك الثوران، مع ما يترتب على ذلك من آثار على تقييم المخاطر البركانية”.

المرجع: “ارتفاع درجة الحرارة في الصهارة المافية يتحكم في تأخير نواة كلينوبيروكسين وديناميكيات صعود الصهارة” بقلم باربرا بونيتشي، وفابيو أرزيلي، ومارجريتا بولاتشي، وأليساندرو فابريزيو، وجوزيبي لا سبينا، وإيليني ميشيليدو، وإليسا بياجولي، وريتشارد أ. بروكر، وجان لويس هازمان، وروبرت سي أتوود، ودانيلو دي جينوفا، سوميث أبيكون، ديفيد أ. نيف، رينات ر. ألميف ومايك بيرتون، 8 يونيو 2026، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-026-73352-1

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.