Rozdíly mezi klidnými výlevy lávy a erupcemi, při nichž magma vystřikuje desítky metrů vysoko, může pomáhat vysvětlit jeho tepelná historie. Mezinárodní tým vedený vědci z The University of Manchester zjistil, že přehřátí magmatu výrazně zpomaluje vznik krystalů uvnitř roztavené horniny. Výsledky vycházejí z pokusů s materiálem z erupce sopky Tajogaite na ostrově La Palma a studie byla zveřejněna v časopise Nature Communications.
Magma je směs roztavené horniny, plynů a někdy i pevných krystalů pod zemským povrchem. Když se dostane ven, označuje se jako láva. Při ochlazování se v magmatu začínají tvořit krystaly. Ty postupně zvyšují jeho viskozitu, tedy odpor kapaliny proti proudění. Hustší magma stoupá pomaleji a plyny z něj mohou unikat jiným způsobem než z tekutější taveniny.
Vědci zkoumali, co se stane, když magma před výstupem k povrchu dostane dodatečný tepelný impuls. Takzvané přehřátí znamená, že jeho teplota překročí hodnotu, při níž by za běžných podmínek byly krystaly stabilní. Vysoká teplota může rozpustit drobné krystalické zárodky, na nichž by další krystaly normálně začaly růst, a zároveň mění vnitřní uspořádání taveniny.
Experimenty probíhaly při kontrolovaných teplotách a tlacích napodobujících prostředí uvnitř sopky. Na pracovišti Diamond Light Source tým využil synchrotronovou rentgenovou mikrotomografii, zobrazovací metodu, která umožňuje sledovat vnitřní strukturu vzorku ve třech rozměrech bez jeho rozřezání. K tomu sloužila speciální tlaková nádoba propustná pro rentgenové záření. Doplňující dlouhodobější pokusy vědci prováděli v Praze.
V nepřehřátém magmatu se krystaly začaly tvořit přibližně po 20 minutách. Po výrazném přehřátí se však začátek krystalizace odložil o více než osm hodin. Tak dlouhé období bez nově vznikajících krystalů znamená, že magma může při výstupu zůstat podstatně tekutější, než by odpovídalo jeho samotnému ochlazování.
Naměřené údaje vědci vložili do počítačových modelů, které simulovaly stoupání magmatu zemskou kůrou. Modely naznačily, že tekutější magma může stoupat rychleji. Rychlý výstup omezuje čas, během něhož z něj mohou unikat sopečné plyny, a tím může vzniknout prostředí příznivé pro vysoké lávové fontány. Magma, které začne krystalizovat dříve, naopak houstne a stoupá pomaleji; plyny z něj mohou unikat postupněji, což podporuje spíše výlevnou erupci s proudy lávy.
Výzkum neukazuje, že by samotná teplota určovala podobu erupce. Chování sopky ovlivňuje také chemické složení magmatu, množství plynů, tlak a další okolnosti. Studie navíc vychází z laboratorních pokusů s materiálem jediné erupce a z modelových výpočtů. Její význam spočívá především v upozornění, že při hodnocení sopečného nebezpečí může být vedle chemie a obsahu plynů důležitá i tepelná historie magmatu a rychlost, s jakou v něm vznikají krystaly.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.