Unikalne geologiczne pochodzenie wyspy sprawia, że jest to prawdziwy ośrodek badawczy
Park Narodowy Thingvellir to jedno z obowiązkowych miejsc na Islandii. Znajduje się w południowo-zachodniej części wyspy, około 45 kilometrów od stolicy, Reykjaviku i razem z wodospadem Gullfoss i doliną gejzerów Haukadalar tworzy tzw. „Złoty Krąg” - najpopularniejszy szlak turystyczny na Islandii. Stał się pierwszym obszarem chronionym kraju, który w 2004 roku został uznany przez UNESCO za dziedzictwo ludzkości.
Krajobrazy prezentowane w parku zachwycają różnorodnością: szczeliny, wąwozy, wodospady, rzeki, jeziora - prawdziwe sanktuarium dla Islandczyków. To tutaj w 930 roku powstał pierwszy parlament w Europie, tam też można gołym okiem obserwować, jak Europa oddala się od Ameryki Północnej o około dwa centymetry rocznie.
„Możesz postawić jedną stopę na północnoamerykańskiej płycie tektonicznej, a drugą na płycie eurazjatyckiej i powiedzieć, że tuż pod tobą znajduje się grzbiet śródoceaniczny. To nie jest powszechne”- mówi José Luis Fernández-Turiel, członek hiszpańskiej Wysokiej Rady ds. Badań Naukowych i dyrektor Instytutu Nauk o Ziemi. Jaume Almery.
Islandia to generalnie wyjątkowe miejsce, anomalia planetarna. Znajduje się na grzbiecie środkowoatlantyckim, tuż nad dywergencją płyt tektonicznych Ameryki Północnej i Eurazji. Na takich obszarach, gdzie poruszają się i zderzają fragmenty tworzące litosferę - powierzchniową stałą warstwę naszej planety, półstopiona substancja - magma - często ucieka z wnętrza Ziemi.
Jeśli uderzy w płytę kontynentalną w drodze na powierzchnię, utworzy się wulkan; jeśli płyta jest oceaniczna, woda szybko schładza powstającą magmę i zamarza. Chociaż tworzy się nowy materiał stały, rzadko tworzy on nowe wyspy, ponieważ rozprzestrzenia się równomiernie po skorupie oceanicznej. Dzieje się tak, ponieważ, jak wyjaśnia Fernandez-Turiel, „tempo, z jakim płyty się rozprowadzają, jest zbyt szybkie, aby to spowodować. Tak duża wyspa wulkaniczna, jak Islandia, jest wyjątkiem w tym sensie, co stało się możliwe dzięki anormalnie dużej produkcji magmy”.
Dlaczego powstaje taka ilość magmy, która sprawia, że wyspa rośnie nie tylko na wysokości, ale także na obwodzie, pozostaje tajemnicą dla naukowców. Wzdłuż całego grzbietu oceanu znajduje się jeszcze tylko jedna podobna wyspa naprzeciw wybrzeża Brazylii, ale znacznie mniejsza. „Oprócz wyjątkowej lokalizacji Islandii tuż przy grani, musi istnieć jakiś inny czynnik stojący za tak obfitym magmatyzmem. Geofizycy sugerują, że mówimy o tzw. „Gorącym miejscu” - mówi naukowiec.
Gorące punkty nazywane są obszarami trwałego wulkanizmu spowodowanego anomalią termiczną w niektórych częściach skorupy ziemskiej, „słabymi strefami skorupy ziemskiej, które ułatwiają ruch wypływów magmowych na powierzchnię”. Takie punkty znajdują się w różnych regionach Ziemi, wznoszą się nad strumieniami gorących płaszczy lub pióropuszy, pochodzących z jądra planety z głębokości prawie trzech tysięcy kilometrów.
Film promocyjny:
„Wulkany, które powstały nad gorącymi miejscami, takimi jak Islandia, Hawaje czy Samoa, są niezwykle interesujące dla naukowców, ponieważ skład lawy w nich jest inny niż w wulkanach w innych rejonach światowego oceanu, gdzie nowa skorupa formuje się w miejscu rozbieżności płyt tektonicznych” - mówi w podczas wideokonferencji Barbara Romanowicz, badaczka z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i autorka badania opublikowanego niedawno w Science. Dochodzi do wniosku, że pod Islandią znajduje się gigantyczny zbiornik stopionej skały, zasilany przez pióropusz płaszczowy, który uformował wyspę.
Aby dojść do tego wniosku, geofizycy wykorzystali fale sejsmiczne. Podobnie jak promienie X, pomagają uzupełnić obraz „środka Ziemi” narysowany przez Julesa Verne'a w jego powieści fantasy, do którego bohaterowie zamierzali dotrzeć przez krater islandzkiego wulkanu Sn Сfells. „Do obejrzenia mózgu wykorzystaliśmy technikę tomografii sejsmicznej bardzo podobną do tej stosowanej w medycynie” - wyjaśnia Romanovich. Naukowcy zebrali dane o trzęsieniach ziemi z prawie 400 stacji sejsmologicznych i na ich podstawie obliczyli prędkość fal sejsmicznych przechodzących przez różne części skorupy ziemskiej. Następnie zastosowano modele matematyczne.
W niektórych punktach położonych między płaszczem a rdzeniem Ziemi na głębokości 2900 km u podstawy pióropuszy znaleziono nagromadzenia półstopionej skały. „W tych anomalnych obszarach fale przemieszczają się o 10-30% wolniej” - wyjaśnia Romanovich. Wynika to z temperatury substancji - im wyższa, tym gęstsza substancja i wolniejsza prędkość fali sejsmicznej w niej.
To jest dziwne. Musi istnieć interakcja z jądrem Ziemi, wykonanym z żelaza i zasilającym te anomalne gromady, co wyjaśnia wzrost gęstości”- mówi geofizyk Jaume Pons, profesor na Wydziale Fizyki Ziemi na Uniwersytecie w Barcelonie. „Islandia składa się ze skał płaszczowych, które pochodzą z być może najgłębszych warstw planety” - dodaje Jordi Díaz z Instytutu Nauk o Ziemi. Jaume Almery. „Jego wulkany są jak otwarte okna w głąb Ziemi”.
Wulkany napędzane przez pióropusze zawsze były tajemnicą dla nauki badającej tektonikę płyt, zauważa Pons. Dobra okazja, by zbliżyć się do odpowiedzi, pojawiła się w 1963 i 1967 roku, kiedy Islandczycy byli świadkami powstania nowej wyspy na południowo-zachodnim wybrzeżu - Surtsey.
Powstał w wyniku serii erupcji podwodnego wulkanu na głębokości 130 metrów. Pomimo tego, że jego powierzchnia nie przekracza 1,3 kilometra kwadratowego, jest to wyjątkowe dziewicze terytorium planety, do którego dostęp mają tylko naukowcy. Od początku swego powstania wyspa była przedmiotem badań, najpierw wulkanologów i geofizyków, a następnie biologów badających powstawanie życia na jałowej skale.
Ten ostatni został zwodowany tego lata i jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, dwie sondy zostaną obniżone na głębokość 200 metrów w głąb wyspy czarnych bazaltowych skał, aby ustalić, jak powstają takie wulkaniczne wyspy, kiedy i jak mikroorganizmy zaczynają je zasiedlać oraz jaka jest rola biosfery głębokich warstw skorupy w tworzeniu ekosystemów. Jedna z sond zostanie umieszczona równolegle do drugiej, zainstalowana w 1979 roku na głębokości 181 metrów, aby porównać populacje drobnoustrojów i zobaczyć, jak zmieniły się w tym czasie. Naukowcy przeanalizują również ewolucję biogeograficzną nowonarodzonych wysp, określając czas ich kolonizacji przez ptaki morskie. Inna sonda zbada, w jaki sposób gorąca woda przenika przez pęknięcia w kraterach wulkanicznych, które utworzyły wyspę.
Kanały dla obu sond zostaną wywiercone w obszarach dna morskiego, na które nie miały wpływu erupcje lat 60. XX wieku, na głębokości około 190 metrów. Jednocześnie naukowcy planują dowiedzieć się więcej o budowie wulkanu, zobaczyć, jak jego warstwy znajdują się pod dnem morskim i jak mieszanina gorącej wody i minerałów hydrotermalnych utworzonych w skale wulkanicznej zmniejsza ich porowatość, co oznacza, że pomaga przeciwdziałać erozji. Wyniki badań mogą między innymi dostarczyć informacji do przemyśleń dla inżynierów opracowujących materiały o podwyższonej wytrzymałości, takie jak cement, z których budowane są pojemniki na odpady radioaktywne.
Pieśń lodu i ognia
20 marca 2010 roku rozpoczęła się erupcja wulkanu Eyjafjallajokull na południu Islandii. Kilka tygodni później do atmosfery została uwolniona duża ilość popiołu wulkanicznego, składającego się z cząstek skały, szkła i piasku. Chmura pyłu rozprzestrzeniła się po Europie, prowadząc do zamknięcia przestrzeni powietrznej z powodu obaw, że może uszkodzić turbiny i silniki lotnicze. Około 100 000 lotów zostało odwołanych, ucierpiały miliony pasażerów, a linie lotnicze poniosły kolosalne straty.
Nie był to jednak pierwszy przypadek, kiedy erupcja wulkanu na odległej wyspie pogrążyła kontynent europejski w chaosie. W 821 roku wulkan Katla, jeden z największych i najbardziej aktywnych na Islandii, zrobił to, również w południowej części wyspy, która obecnie śpi pod warstwą lodu o grubości 700 metrów.
Na początku 820 roku jego erupcja wpłynęła na klimat: temperatura w Europie gwałtownie spadła, takie niezamarzające rzeki jak Sekwana, Dunaj czy Ren zostały pokryte lodem. Plony zostały utracone, aw Europie rozpoczął się głód.
Wiadomo, że erupcje wulkanów mogą powodować okresy gwałtownych spadków temperatur. Dokładnie to zasugerowali naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge, badając ten mroczny moment w historii Europy. Reliktowy las odkryty podczas powodzi pozwolił im udowodnić swoje przypuszczenia, wyniki ich pracy zostały opublikowane w czasopiśmie Geology.
W 2003 r. Powódź spowodowana wylewem rzeki Tverau odsłoniła obszar dawnego brzozowego lasu pogrzebanego przez wieki pod warstwą wulkanicznych skał osadowych. Chociaż dziś na Islandii praktycznie nie ma drzew, wyspa była pokryta lasami aż do kolonizacji wyspy pod koniec IX wieku.
Naukowcy przeanalizowali słoje drzew szczątków reliktowych brzóz z tak zwanego lasu Drumbabot, aby określić, kiedy nastąpiła erupcja, która go zniszczyła. Ustalono, że stało się to między jesienią 822 a wiosną 823. Przeprowadzono również badanie lodu i popiołu, a historycy porównali dane z dokumentami archiwalnymi. Można więc było przywrócić warunki klimatyczne tamtej epoki i ustalić, co dokładnie Katla przywiozła do Europy długą zimę.
Podczas erupcji wulkanów unoszące się do atmosfery cząsteczki wraz z uciekającym z ziemi gorącym gazem - głównie cząsteczki dwutlenku siarki - wchodzą w interakcję z gazami atmosferycznymi i tworzą aerozol, który nie przepuszcza promieni słonecznych na Ziemię, powodując ochłodzenie.
Christina Saez (CRISTINA SÁEZ)