นักสืบออกล่า ภูเขาไฟใต้น้ำ

ภูเขาไฟใต้น้ำ ช่วงฤดูร้อนปี พ.ศ. 2426 หลุมอุกกาบาตในช่องแคบซุนดาซึ่งตั้งอยู่ระหว่างเกาะชวาและสุมาตราเริ่มปั่นป่วนมากขึ้น ปล่อยเถ้าถ่านและไอน้ำขนาดใหญ่ขึ้นสู่ท้องฟ้า จากนั้นในวันที่ 26 สิงหาคม ภูเขาไฟใต้น้ำได้ปล่อยเศษซากขนาดประมาณ 25 กม.3 (6 ลูกบาศก์ไมล์) พ่นเถ้าภูเขาไฟและลาวาที่เดือดพล่านไปทั่วถิ่นที่อยู่ใกล้เคียง การระเบิดทำให้มีผู้เสียชีวิตหลายหมื่นคน กรากะตัวยังคงเป็นหนึ่งในการระเบิดใต้น้ำที่อันตราย ที่สุด ในประวัติศาสตร์

เกือบหนึ่งศตวรรษครึ่งต่อมา เมื่อวันที่ 15 มกราคม พ.ศ. 2565 ยักษ์ใต้น้ำอีกตัวหนึ่งตื่นขึ้นจากการหลับใหล คราวนี้ออกจากชายฝั่งตองกา อย่างไรก็ตาม การปะทุของ Hunga Tonga-Hunga Ha’apaiและผลของคลื่นยักษ์สึนามินั้นแตกต่างกัน นักภูเขาไฟวิทยาสามารถบันทึกการปลดปล่อยความรุนแรงของภูเขาใต้น้ำได้แบบเรียลไทม์ และสิ่งที่พวกเขาพบว่าทำให้ความคาดหวังของพวกเขาสับสน

ประเทศในมหาสมุทรแปซิฟิกใต้ถูกตัดขาดจากส่วนอื่นๆ ของโลกหลังจากสายเคเบิลสื่อสารใต้ทะเลถูกตัดขาดจากการระเบิด แต่ดาวเทียมดักจับสายฟ้าหลายร้อยสายที่ปล่อยออกมาจากเมฆเถ้าของภูเขาไฟ เซ็นเซอร์ระยะไกลบันทึกคลื่นกระแทกอันทรงพลังที่ก้องกังวานไปทั่วโลกเป็นเวลาหลายวัน กองขี้เถ้าลอยขึ้นสู่ความสูงที่ไม่เคยเห็นมาก่อน ยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นนอกของดาวเคราะห์

การปะทุของ Hunga Tonga ยังคงเป็นหายนะด้านมนุษยธรรมสำหรับผู้คนเกือบ 100,000 คนที่อาศัยอยู่ในตองกา และเป็นเรื่องราวลึกลับและคำเตือนที่เปิดเผยต่อโลก มันกระตุ้นให้นักวิทยาศาสตร์คิดทบทวนความคิดของพวกเขาเกี่ยวกับอันตรายที่เกิดจากภูเขาไฟใต้น้ำจำนวนมากที่ซุ่มซ่อนอยู่ใต้มหาสมุทร ตอนนี้การล่ากำลังค้นหาภูเขาใต้น้ำเหล่านี้เพื่อปกป้องแผ่นดินและมหาสมุทร

คุณอาจชอบ:

• การดำน้ำเพื่อค้นหาซากเรืออับปางที่ลึกที่สุดในโลก
• ปลากำลังกลายเป็นแป้ง
• การปะทะกันของประชาชาติภายใต้น้ำแข็ง

ด้วยวิธีการตรวจจับที่ซับซ้อนมากขึ้น นักภูเขาไฟวิทยาหวังว่าจะปรับปรุงระบบเตือนภัยล่วงหน้า กำหนดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ลดอันตรายจากการปะทุ และช่วยในการฟื้นฟูระบบนิเวศ ใครคือคนที่พยายามค้นหาว่าภูเขาไฟใต้น้ำต่อไปซ่อนอยู่ที่ไหน? แล้วพวกเขาจะดูที่ไหนต่อไป?

ภูเขาไฟในทะเลลึกนั้นหายากกว่าภูเขาไฟที่ระดับพื้นดินมาก อันที่จริง เรารู้เกี่ยวกับพื้นผิวของดวงจันทร์มากกว่าที่เราทำเกี่ยวกับพื้นมหาสมุทร แต่การปะทุของ Hunga Tonga ทำให้ชุมชนวิทยาศาสตร์ตื่นตัวและตอกย้ำความจำเป็นในการสำรวจดินแดนที่ไม่คุ้นเคยนี้ต่อไป ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2565 สถาบันวิจัยน้ำและบรรยากาศแห่งชาติของนิวซีแลนด์ (Niwa) ได้เริ่มการเดินทาง ในมหาสมุทรไป ยังจุดที่เกิดการระเบิดครั้งใหญ่ของตองกา เรือ RV Tangaroa ของพวกเขาได้สำรวจพื้นทะเลหลายพันตารางกิโลเมตรและรวบรวมภาพวิดีโอและตัวอย่างทางกายภาพซึ่งขณะนี้อยู่ระหว่างการศึกษาบนบก

เรื่องราวดำเนินต่อไปด้านล่าง

นักภูเขาไฟวิทยาหวังว่าจะปรับปรุงระบบเตือนภัยล่วงหน้า และลดความเสียหายด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจที่เกิดจากการปะทุ (Credit: Shinobu Maeda/EyeEm/Getty Images)

เนื่องจากภูมิภาคนี้มีการเคลื่อนไหวอย่างรุนแรง Niwa จึงอยู่ในตำแหน่งที่ไม่เหมือนใครในการตรวจสอบผลกระทบอันน่าทึ่งของ Hunga Tonga “ก่อนการเดินทาง เรามีเพียงข้อมูลเล็กน้อยจากเรือลำเล็กที่ออกจากแผ่นดินใหญ่ของตองกา” ไมค์ วิลเลียมส์หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของมหาสมุทรที่นิวากล่าว ภูเขาไฟใต้น้ำมักจะตกอยู่ภายใต้น้ำหนักของมันเอง เมื่อน้ำทะเลผสมกับแมกมา สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การถล่มระเบิด ซึ่งอาจก่อให้เกิดสึนามิ (และสร้างไอระเหยที่เป็นพิษบนบก) “ลองนึกภาพกระป๋องเค้กแบบวงแหวน และด้านหนึ่งระเบิดอยู่นอกกระป๋อง” วิลเลียมส์อธิบาย  

นักวิจัยบนเรือ Tangaroa มีเป้าหมายในทันทีบางประการ: ทำแผนที่ไซต์ ดึงแหล่งภูเขาไฟเพื่อช่วยให้เข้าใจเคมีและธรณีวิทยาของการปะทุ และตรวจสอบผลกระทบของแอ่งภูเขาไฟที่ก้นทะเลโดยรอบ “เราไปถึงภูเขาไฟในยามเช้า และเห็นพระอาทิตย์ขึ้นเหนือยอดเขาขรุขระสองยอดที่ลุกเป็นไฟ ภัยพิบัติ และความรุนแรง” เควิน แมคเคย์ นักภูเขาไฟวิทยาและผู้นำการเดินทางของนิวากล่าว

เมื่อเรือไปถึงแคลดีราชั้นนอกของ Hunga Tonga ระบบ Deep Towed Instrument System (DTIS) ที่สั่งการจากระยะไกลได้เดินทางไปยังด้านข้างของภูเขาทะเล ที่นั่น เรือไร้คนขับแล่นลงไปที่พื้นทะเลเหมือนตอร์ปิโดที่มีปีก ทำให้ทีมสามารถบันทึกวิดีโอและเก็บตัวอย่างได้ “มันค่อนข้างน่ากลัว” แมคเคย์กล่าว “ความเสี่ยงคงที่ของการปะทุเล็กน้อยภายใต้เรือเหล็กของเราหมายความว่าเราสามารถจมลงในชั่วพริบตาได้ทุกเมื่อ”

มีการบันทึกการปะทุของเรือดำน้ำเพียงไม่กี่ครั้ง เนื่องจากมักจะซ่อนอยู่ใต้น้ำทะเลหลายไมล์

การทดลองใช้งานเครื่องมือใหม่นี้ของทีมทำให้พวกเขาสามารถดมกลิ่นของภูเขาไฟอื่นๆ และบันทึกการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ Hunga Tonga ซึ่งดูค่อนข้างน่าทึ่ง

“ก่อนการปะทุ แอ่งภูเขาไฟสูงประมาณ 120 เมตร (396 ฟุต) ตอนนี้ลึกหนึ่งกิโลเมตรแล้ว” แมคเคย์กล่าว “นอกจากนี้ เราพบกระแส pyroclastic ซึ่งเป็นกระแสน้ำเชี่ยวกรากที่เชี่ยวกรากและรุนแรงซึ่งไหลไปตามพื้นทะเล ห่างออกไปอย่างน้อย 60 กม. (37 ไมล์) ซึ่งแผ่กระจายไปทั่วทุกมุม”

การเดินทางของ Niwa เป็นส่วนหนึ่งของโครงการTonga Eruption Seabed Mappingซึ่งเป็นโครงการที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก Nippon Foundation ซึ่งเป็นองค์กรไม่แสวงผลกำไรในญี่ปุ่น ซึ่งช่วยวิจัยใต้น้ำมาตั้งแต่ปี 1962 นอกจากนี้ โปรแกรมนี้ยังได้รับการสนับสนุนโดย General Bathymetric Chart of the Oceans (Gebco) ) ซึ่งเป็นองค์กรที่มุ่งสร้างแผนที่พื้นมหาสมุทรของโลกภายในปี 2573 แม้ว่า Niwa ไม่ได้ตรวจสอบภูเขาไฟใต้น้ำอย่างแข็งขัน แต่องค์กรก็มีโครงการวิจัยเชิงรุกที่มุ่งสู่การสำรวจภูเขาใต้ทะเล ซึ่งหลายแห่งเป็นภูเขาไฟที่ดับแล้ว

การปะทุของ Hunga Tonga ยังคงเป็นหายนะด้านมนุษยธรรมสำหรับผู้คนเกือบ 100,000 คนที่อาศัยอยู่ในตองกา (Credit: Dana Stephenson//Getty Images)

มีการบันทึกการปะทุของเรือดำน้ำเพียงไม่กี่ครั้ง เนื่องจากมักจะซ่อนอยู่ใต้น้ำทะเลหลายไมล์ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็น อาจให้เบาะแสเกี่ยวกับภัยพิบัติในอนาคต ตัวอย่างเช่น ในปี 2018 การปะทุใต้น้ำนอกเกาะมายอตของฝรั่งเศสทำให้เกิดภูเขาทะเลใหม่ขนาดมหึมา ซึ่งเผยให้เห็นระดับแผ่นดินไหวในระดับสูงในภูมิภาค ขณะนี้มายอตได้รับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง กิจกรรมของมายอตได้รับการอัปเดตอย่างสม่ำเสมอโดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในRevosimaซึ่งเป็นแพลตฟอร์มที่ประสานงานกันซึ่งดูแลอันตรายจากภูเขาไฟ เช่น การไหลของแมกมา อุณหภูมิของน้ำ และความเป็นกรด ตลอดจนการเกิดแผ่นดินไหว

ความพยายามเช่น Revosima มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปะทุอย่างต่อเนื่อง แต่มีราคาแพงเป็นพิเศษ เวลาเดินเรือและการดำเนินการอาจสูงถึง 50,000 ยูโรต่อวัน (43,500 ปอนด์) การยึดสายเคเบิลไว้ใกล้กับแหล่งภูเขาไฟ (ซึ่งอนุญาตให้มีการรวบรวมข้อมูลในท้องที่) อาจมีค่าใช้จ่ายหลายล้าน โครงสร้างพื้นฐานใช้เวลาหลายปีในการระดมทุนและก่อตั้ง

แต่การวิจัยมีความสำคัญมาก ไม่ใช่แค่เพื่อให้เราทราบถึงอันตรายที่เกิดจากภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่เท่านั้น แต่ยังเพื่อให้เราสามารถพัฒนาความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของภูเขาไฟเหล่านั้น

ผู้คนสนใจภูเขาไฟเพราะมีความเสี่ยง – Javier Escartin

วิธีที่ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติเหล่านี้เกิดขึ้นสามารถบอกเราได้ว่าระบบนิเวศฟื้นตัวได้อย่างไร เนื่องจากการระเบิดของภูเขาไฟมีแนวโน้มที่จะเป็นไปตามรูปแบบการทำลายล้างที่คล้ายคลึงกันเช่นเดียวกับการรบกวนของมนุษย์ เช่น การทำเหมือง การลากอวนในมหาสมุทร การตกปลา และการดำเนินการสกัดอื่นๆ ผลกระทบของภูเขาไฟใต้น้ำส่วนใหญ่อาจมาจากการกวนของก้นทะเลหรือการปกคลุมของตะกอนเป็นต้น

“ผู้คนสนใจภูเขาไฟเพราะมีความเสี่ยง” Javier Escartin นักวิจัยด้านการวัดปริมาตรที่ห้องทดลองแห่ง Géologie ที่ Ecole Normale Supérieure ในปารีสกล่าว “โดยทั่วไป ภูเขาไฟที่ลึกไม่ก่อให้เกิดอันตรายมากนัก ที่อันตรายกว่านั้นคือสิ่งที่อยู่ใกล้ผิวน้ำทะเลหรือที่อยู่เหนือมัน” ภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ประมาณ 1,500 ลูกกระจายอยู่รอบโลก (มีภูเขาไฟประมาณ 500 ลูกปะทุตามเวลาที่บันทึกไว้) แต่ภูเขาไฟเหล่านั้นไม่ได้ระบุถึงแถบภูเขาไฟที่ต่อเนื่องกันบนพื้นมหาสมุทร ซึ่งในจำนวนนี้มีหลายร้อยลูกที่นับไม่ถ้วน หลายแห่งมีแนวโน้มที่จะตั้งอยู่ตามแนวขอบแปซิฟิกในวงแหวนแห่งไฟซึ่งล้อมรอบมหาสมุทรแปซิฟิก ที่อันตรายที่สุดคือเกาะภูเขาไฟที่มนุษย์อาศัยอยู่

“ลองนึกภาพการระเบิดของขนาดตองกาในทะเลเมดิเตอร์เรเนียนหรือฮาวาย” เอสคาร์ตินกล่าว “ความตายและการทำลายล้าง ความเสียหายต่อเศรษฐกิจและระบบการขนส่ง… แต่แน่นอนว่าเราไม่สามารถศึกษาภูเขาไฟได้ถ้าเราไม่รู้ว่ามันอยู่ที่ไหน”

RV Tangaroa ได้สำรวจพื้นทะเลหลายพันตารางกิโลเมตรใกล้กับนิวซีแลนด์ในภารกิจล่าสุด (Credit: Marty Melville / AFP / Getty Images)

นักภูเขาไฟวิทยาจะค้นหาภูเขาไฟใต้น้ำที่ยังไม่ถูกค้นพบได้อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อข้อมูลการวัดปริมาณน้ำค่อนข้างเบาบาง การตรวจสอบด้วยพลังเสียงคือคำตอบเดียว เมื่อภูเขาไฟระเบิดใต้น้ำ จะผลิตพลังงานเสียง: เมื่อลาวาร้อนถึง 1,200 องศาเซลเซียส (2,192F) ทำปฏิกิริยากับน้ำทะเลที่ใกล้จุดเยือกแข็ง มันจะระเหยกลายเป็นไอ ทำให้เกิดการระเบิดของเสียง ตั้งแต่รอยแตกที่แหลมคมและเสียงฟ้าร้อง ไปจนถึงเสียงดังก้องช้า พลังงานจากคลื่นไหวสะเทือนจะถูกแปลงเป็นพลังงานอะคูสติกใต้น้ำที่ขอบพื้นทะเลและก้นทะเล ซึ่งเป็นโซน Goldilocks ชนิดหนึ่งสำหรับผู้ที่ฟังการสั่นสะเทือนใต้น้ำ

ที่ความลึกประมาณ 1,000 ม. (3,300 ฟุต) ความดัน อุณหภูมิ และความเค็มจะรวมกันเพื่อชะลอการเคลื่อนที่ของเสียงผ่านน้ำ ซึ่งช่วยให้ส่งผ่านได้ง่ายขึ้น โซนนี้เรียกว่า Sound Fixing and Ranging (Sofar) Channel (วาฬใช้ช่องสัญญาณเสียงเดียวกันนี้เพื่อสื่อสารระหว่างกันใต้น้ำ) ไฮโดรโฟนหรือไมโครโฟนใต้น้ำสามารถตรวจจับสัญญาณอะคูสติกจากคลื่นเสียงที่เกิดจากการแปลงพลังงานคลื่นไหวสะเทือนตามช่องสัญญาณ Sofar ข้อมูลอะคูสติกนี้ให้เบาะแสเกี่ยวกับตำแหน่งของกระแสลาวา คำเตือนที่อาจเกิดขึ้นจากการปะทุที่กำลังจะเกิดขึ้นหรือการปะทุอย่างต่อเนื่อง

ปืนลูกซองที่ยิงขึ้นไปบนท้องฟ้านั้นไม่เหมือนใคร – Kevin Mackay

นักวิจัยเข้าใจถึงการล่มสลายของเกาะภูเขาไฟซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา และบางคนคาดว่าสีข้างจะหลุดออกมาและยุบลงไปในมหาสมุทร ส่งผลให้เกิดดินถล่ม แผ่นดินไหว และสึนามิครั้งใหญ่ “แม้ว่าเราจะไม่เคยมีเหตุการณ์สำคัญเช่นนี้มาก่อนในประวัติศาสตร์ที่บันทึกไว้ แต่ผลที่ตามมาอาจเป็นหายนะ” Escartin กล่าว ในระหว่างนี้ นักธรณีวิทยาและนักภูเขาไฟวิทยายังคงทำงานนักสืบใต้น้ำของพวกเขาต่อไปด้วย “ฉากอาชญากรรม” ที่มีให้สำหรับพวกเขา

พิจารณาAxial Seamountภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่นอกชายฝั่งแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกา และเป็นภูเขาไฟใต้น้ำที่ยังคุกรุ่นมากที่สุดที่รู้จัก ด้วยการปะทุที่บันทึกไว้ในปี 2541, 2554 และ 2558 เป็นภูเขาไฟใต้น้ำที่มีการสำรวจมากที่สุดในโลก เครื่องบันทึกแรงดันด้านล่างแสดงให้เห็นว่า Axial ค่อยๆ รีแฟบ ขณะที่ยานพาหนะที่ควบคุมจากระยะไกลได้ค้นพบลาวาไหลใหม่ ซึ่งบ่งชี้ว่าการปะทุครั้งต่อไปอาจเกิดขึ้นอีกในอนาคตอันใกล้

สหรัฐอเมริกามีโครงการช่วยเหลือผู้ประสบภัยจากภูเขาไฟ ซึ่งรวมถึงนักธรณีวิทยา นักภูเขาไฟวิทยา และผู้เชี่ยวชาญอื่นๆ ในทุกด้านของการประเมินอันตรายจากภูเขาไฟ การเฝ้าสังเกต และการรับมือเหตุฉุกเฉินจากภูเขาไฟ รัฐบาลหลายแห่งมีทีมที่คล้ายคลึงกัน นักล่าภูเขาไฟสมัครเล่นที่น่าจะเป็นมือสมัครเล่นสามารถศึกษา คู่มือแนะนำภูเขาไฟที่มีประโยชน์ของ USG รวมถึงคำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการปะทุที่แสดงในภาพยนตร์ (ปรากฏว่านักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถขับผ่านลาวาเดือดปุด ๆ ในชีวิตจริงได้) แต่แนวทางสำหรับสึนามิที่เกิดจากภูเขาไฟใต้น้ำยังคงถูกเขียนขึ้น

หน้าแรก