Niektórzy ludzie wierzą, że erupcje wulkanów są spowodowane przez los. Inni wierzą, że erupcja wulkanu to znak, że góra jest zdenerwowana, ponieważ mieszkańcy żyjący w pobliżu zgrzeszyli.

Ale nauka ma inne wyjaśnienie.

Wulkany są kanałami, które przenoszą podziemne stopione skały zwane magmą ze skorupy ziemskiej aż do powierzchni Ziemi. Kanały te mają kształty takie jak stożki, tarcze lub kaldery. Pod wulkanem znajduje się komora magmowa, zbiornik pojedynczego dużego ciała stopionej skały.

To zwiększony ruch magmy w obrębie wulkanu powoduje erupcję. Te ruchy są wywoływane przez różne procesy, które zachodzą poniżej, wewnątrz i powyżej komory magmowej.

Pod komorą magmową

Wulkany, które znajdują się w strefach subdukcji – gdzie ruchome płyty Ziemi zderzają się, powodując zapadanie się jednej płyty pod drugą – otrzymują stały zastrzyk nowej stopionej skały do komory magmowej.

Pod komorą magmową, ciepło jądra Ziemi częściowo topi istniejące skały w nową magmę. Ta świeża stopiona skała w końcu wejdzie do komory magmowej. Kiedy komora, wypełniona już pewną objętością, nie może pomieścić nowej magmy, jej nadmiar zostanie wyrzucony przez erupcje.

Proces ten zazwyczaj zachodzi w cyklach, więc możliwe jest przewidzenie erupcji nim spowodowanych. Góra Papandayan na Zachodniej Jawie, która znajduje się na szczycie styku płyt Euroazjatyckiej i Indo-Australijskiej, ma cykl 20-letni i może wybuchnąć w 2022 roku. Ostatnia erupcja miała miejsce w 2002 roku.

Okres czasu pomiędzy erupcjami zależy od tego, jak szybko topi się skała, na co wpływa prędkość zapadającej się płyty. Ziemia ma kilka stref subdukcji, a płyty subdukujące zazwyczaj poruszają się ze stałą prędkością do 10 centymetrów na rok. Dla Papandayan, prędkość Płyty Indo-Australijskiej, która subdukuje pod Płytą Euroazjatycką wynosi około 7 cm na rok.

Wewnątrz komory magmowej

Aktywności wewnątrz komory magmowej mogą również powodować erupcje. Wewnątrz komory magmowej magma krystalizuje się z powodu obniżającej się temperatury. Skrystalizowana magma, która jest cięższa od półpłynnych, stopionych skał, opada na dno komory. To wypycha resztę magmy w górę, zwiększając ciśnienie w pokrywie komory. Do erupcji dochodzi, gdy pokrywa nie jest w stanie dłużej utrzymać ciśnienia. To również dzieje się w cyklach i można to przewidzieć.

Innym ważnym procesem wewnątrz komory magmowej jest mieszanie się mieszaniny magmowej z otaczającymi skałami. Proces ten nazywany jest asymilacją. Kiedy magma porusza się, oddziałuje ze skałami znajdującymi się na wyłożeniu komory.

Czasami wulkany mają ścieżki, którymi magma może wypływać na powierzchnię. Ale jeśli ścieżka nie istnieje, wtedy magma będzie zmuszać się do obszaru, który ma mniejsze ciśnienie. Może to spowodować zawalenie się ścian otaczających komorę.

Wyobraź sobie, że wrzucasz cegłę do wiadra pełnego wody. Pierwsze, co by się stało, to woda rozpryskująca się z wiadra.

Rozbryzg magmy spowodowany zapadaniem się ściany komory spowoduje erupcję. Erupcje z tego procesu są trudne do przewidzenia.

Powyżej komory magmowej

Erupcje mogą również wystąpić z powodu utraty ciśnienia powyżej komory magmowej. Może to być spowodowane przez różne rzeczy, takie jak spadek gęstości skał nad komorą lub topnienie lodu na szczycie wulkanu. Tajfun, który przechodzi obok wulkanu w stanie krytycznym, może również zwiększyć siłę erupcji.

Skały, które pokrywają komorę magmy mogą stopniowo mięknąć z powodu zmian w składzie mineralnym. Spadek gęstości skał okrywających w końcu sprawia, że nie są one w stanie utrzymać ciśnienia magmy.

Co powoduje tę zmianę mineralogiczną? Czasami wulkany mają pęknięcia na powierzchni, które pozwalają wodzie przesiąkać i wchodzić w interakcję z magmą. Kiedy tak się dzieje, dochodzi do hydrotermalnych zmian w skałach, co skutkuje erupcjami.

To, gdzie magma opuszcza wulkan, jest również ważne. Jeśli lawa lub skały piroklastyczne wydostają się przez bok wulkanu, grawitacja może spowodować zapadnięcie się tej części wulkanu, powodując nagłą utratę ciśnienia pokrycia. Duże erupcje zwykle zdarzają się chwilę po zapadnięciu się sektora.

Topienie lodowcowe

Globalne ocieplenie może spowodować więcej erupcji, powodując topnienie lodowców na szczytach wulkanów. Kiedy duże ilości lodu na szczytach wulkanów topnieją, ciśnienie nad komorą magmową spada. Magma wzniesie się w górę, aby znaleźć nowy stan równowagi i spowodować erupcję.

Badania wykazały, że ogromna erupcja Eyjafjallajökull na Islandii w 2010 roku została wywołana przez to. Islandia traci szacunkowo 11 miliardów ton lodu każdego roku, więc może być jeszcze więcej.

W 1991 roku góra Pinatubo na Filipinach miała dużą erupcję, gdy tajfun Yunya uderzył w wulkan i jego okolice. Pinatubo już dudnił, ale tajfun zaostrzył siłę eksplozji.

Wysoka prędkość tajfunu spowodowała, że obszar wokół niego stracił znaczne ciśnienie. W konsekwencji kolumna powietrza nad wulkanem została wciągnięta na drogę tajfunu. Mount Pinatubo doświadczył zmiany ciśnienia i duża erupcja była nieunikniona.

Zważywszy na ważną rolę, jaką magma odgrywa w wywoływaniu erupcji wulkanicznych, dokładniejsze badanie magmy może pomóc w przewidywaniu tych spektakularnych wydarzeń naturalnych.