การก่อตัวของผลึกขนาดนาโนเมตรสามารถเปลี่ยนความหนืดของแมกมาชั่วคราวและนำไปสู่การปะทุของภูเขาไฟที่รุนแรงได้ แม้ในระดับความเข้มข้นต่ำ นั่นคือบทสรุปของนักธรณีฟิสิกส์ในสหราชอาณาจักร เยอรมนี และฝรั่งเศส ซึ่งกล่าวว่างานวิจัยของพวกเขาช่วยอธิบายว่าภูเขาไฟที่สงบและคาดเดาได้นั้นสามารถระเบิดได้โดยไม่คาดคิดได้อย่างไร
การปะทุของภูเขาไฟมีสองประเภทหลัก:
ระเบิดและพรั่งพรู ในอดีต หินหลอมเหลวที่มีความหนืดซึ่งมีปริมาณซิลิกาสูงมักจะดักจับก๊าซภูเขาไฟได้ง่ายกว่า สิ่งนี้จะเพิ่มแรงกดดันต่อคอลัมน์แมกมาจนทำให้เกิดการระเบิดได้ในที่สุด แมกมาบาซอลติกมีปริมาณซิลิกาต่ำและมีแนวโน้มที่จะไหลออกมามากกว่า โดยปกติแล้วจะปล่อยให้ก๊าซไหลออกมาอย่างนุ่มนวล นำไปสู่การปะทุที่พรั่งพรูออกมาซึ่งทำให้เกิดโดมลาวาและกระแสน้ำในลักษณะเดียวกับที่เห็นในฮาวาย
อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างนี้ไม่ชัดเจนนัก และแมกมาจากหินบะซอลต์ก็สามารถสร้างเหตุการณ์ระเบิดได้โดยไม่คาดคิดในบางครั้ง เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นที่ภูเขาทาราเวราของนิวซีแลนด์ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2429 ซึ่งทำลายการตั้งถิ่นฐานของชาวเมารีสิบแห่งและคร่าชีวิตผู้คนไปราว 120 คน
การกระจายตัวของวัตถุระเบิดคำอธิบายทั่วไปสำหรับการระเบิดที่ไม่คาดคิดนี้คือการเติบโตของหินหลอมเหลวของไมโครไลต์ ซึ่งเป็นผลึกขนาดเล็กที่มีขนาดตั้งแต่ 1–100 ไมครอน ในปริมาณที่เพียงพอ สิ่งเหล่านี้สามารถล็อคการไหลของแมกมา ซึ่งนำไปสู่การแตกแฟรกเมนต์ที่ระเบิดได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อการไหลของแมกมาเปลี่ยนจากการเป็นของเหลวต่อเนื่องที่มีก๊าซและคริสตัลเป็นกระแสปั่นป่วนที่ครอบงำโดยก๊าซที่มีเศษหินหลอมเหลว
ทฤษฏีนี้มีปัญหาอย่างหนึ่ง คือ การระเบิด
ที่ไม่คาดคิดหลายครั้ง (รวมถึง Mount Tambora ของอินโดนีเซียในปี พ.ศ. 2358 ซึ่งเป็นการปะทุที่ทรงพลังที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษย์) เกิดขึ้นแม้ว่าความเข้มข้นของไมโครไลต์จะดูไม่สูงพอประมาณ 30% ปริมาณรวม.
ในการศึกษาครั้งใหม่ นักภูเขาไฟวิทยาDanilo Di Genovaจาก University of Bristol และเพื่อนร่วมงานได้พิจารณาผลกระทบของนาโนไลต์ ซึ่งเป็นผลึกที่มีขนาดเล็กกว่าซึ่งเป็นสารตั้งต้นของไมโครไลต์ การใช้กล้องจุลทรรศน์ส่งผ่านอิเล็กตรอนแบบส่องกราดและรามันสเปกโทรสโกปี ทีมงานได้เปิดเผยการปรากฏตัวของนาโนไลต์ที่ไม่เคยระบุได้ก่อนหน้านี้ (ขนาด 20–50 นาโนเมตร) ในตัวอย่างเถ้าจากการปะทุที่มีความหนืดต่ำสามครั้ง: Mount Etna ของอิตาลี (122 ปีก่อนคริสตกาล); ภูเขาไฟ Colli Albani (ประมาณ 37,000 ปีก่อน); และภูเขาแทมโบรา
ระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว
จากนั้นทีมงานจึงสร้างนาโนไลต์ของตัวเองในห้องแล็บโดยการหลอมและทำให้ตัวอย่างหินภูเขาไฟเย็นลง X-ray spectroscopy ที่ใช้ซินโครตรอนเผยให้เห็นว่านาโนไลต์เติบโตอย่างไรภายใต้ระบบการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วที่ประมาณ 10–20 องศาต่อวินาที การระบายความร้อนนี้เป็นเรื่องปกติของหินหนืดที่พุ่งขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยความเร็วเมตรต่อวินาที การทดลองเพิ่มเติมกับแมกมาสังเคราะห์ควบคู่ไปกับการสร้างแบบจำลอง ชี้ให้เห็นว่าผลที่ตามมาของสิ่งที่เรียกว่าการทำความเย็นต่ำ (ซึ่งแมกมาไม่สามารถแข็งตัวได้เนื่องจากปริมาณน้ำที่ละลายได้จะตกผลึกอย่างรวดเร็วเมื่อลดแก๊สลง) ทำให้เกิดสถานการณ์ในอุดมคติสำหรับการเติบโตของนาโนไลต์
นอกจากนี้ ทีมงานยังพบว่าแม้ในความเข้มข้นของนาโนไลต์
ต่ำที่ 5% โดยปริมาตร ระยะห่างระหว่างนาโนไลต์แต่ละตัวก็อาจมีขนาดเล็กมาก Di Genova อธิบาย “เป็นที่ยอมรับกันดีอยู่แล้วว่าแม้แต่ของเหลวที่มีความหนืดต่ำก็ยังไม่สามารถไหลได้หากถูกล็อคโดยเครือข่ายคริสตัล แต่โดยปกติแล้วจะต้องใช้มากกว่า 30% “นาโนไลต์ยังมีแนวโน้มที่จะจับตัวเป็นก้อนรวมกันและสร้างวัตถุที่เป็นของแข็งใหม่และมีขนาดใหญ่ขึ้น ในระหว่างกระบวนการนี้ ของเหลวภูเขาไฟยังคงติดอยู่ภายในเกาะกลุ่มเหล่านี้เพื่อเพิ่มเศษส่วนของของแข็งในแมกมาอย่างมีประสิทธิภาพ”
เขาอธิบายว่ากระบวนการเหล่านี้อธิบายวิธีการที่นาโนไลต์สามารถเพิ่มความหนืดของแมกมาในช่วงเวลาสั้น ๆ ในขณะที่ก่อตัว ซึ่งนำไปสู่ ”การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในพฤติกรรม” ที่อธิบายไม่ได้ก่อนหน้านี้ซึ่งอาจทำให้ภูเขาไฟสงบ “บางครั้งทำให้เราประหลาดใจอย่างร้ายแรง” รังสีเอกซ์แนะนำว่าแมกมาชั้นล่างสามารถคงตัวได้ด้วยธาตุหนัก
“อนุภาคนาโนที่แขวนลอยในของเหลวที่มีความหนืดต่ำมากดูเหมือนจะมีผลอย่างมากในการเพิ่มความหนืดจำนวนมากของสารแขวนลอยแม้ในระดับความเข้มข้นต่ำ ซึ่งเป็นปัจจัยที่หากได้รับการยืนยันสำหรับความหนืดของแมกมา จะช่วยเพิ่มการระเบิดในระหว่างการปะทุ” Francisco Cáceresการทดลองให้ความเห็น นักภูเขาไฟวิทยาจาก Ludwig-Maximilians-University of Munich เขาเสริมว่า “งานนี้เปิดหน้าต่างสู่การวิจัยใหม่ที่จำเป็นต้องดำเนินการกับหินหนืดธรรมชาติ เพื่อทดสอบการอ้างสิทธิ์นี้”
Marie Edmondsนักภูเขาไฟวิทยาจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์กล่าวเสริมว่า “งานวิจัยชิ้นนี้จะมีความหมายที่สำคัญมากสำหรับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการปะทุของหินบะซอลต์ แต่ยังกว้างกว่าสำหรับแมกมารีโอโลยี นิวเคลียส และการเติบโตของผลึกและฟองสบู่ และความแข็งแรงของแมกมาภายใต้แรงเฉือน ในอนาคตจะต้องทำความเข้าใจว่าแมกมาเปียก – ที่มีน้ำมาก เช่น ในเขตมุดตัว – มีพฤติกรรมเช่นเดียวกับในการทดลองซึ่งแห้งหรือไม่”
เมื่อการศึกษาครั้งแรกเสร็จสิ้น นักวิจัยกำลังสร้างแบบจำลองผลกระทบระเบิดของนาโนไลต์ต่อการตั้งค่าภูเขาไฟซิลิกาต่ำในชีวิตจริง เมื่อข้อจำกัดการเดินทางถูกยกเลิกหลังการระบาดใหญ่ พวกเขาจะออกตามหาตัวอย่างนาโนไลต์ในหินภูเขาไฟเพิ่มเติมจากทั่วโลก
Credit : elegantidiosyncrasy.com elysium9d.net endshoesdate.info eniyiuzmandoktor.com equimedics.net
