Nu există suficient material topit lângă suprafață pentru a declanșa o erupție masivă.
Este greu de înțeles cum ar arăta 1.000 de kilometri cubi de rocă. Este și mai greu de imaginat că este aruncat violent în aer. Cu toate acestea, sistemul vulcanic Yellowstone a aruncat pe cer mai mult de două ori acea cantitate de rocă în urmă cu aproximativ 2 milioane de ani și de atunci a generat o serie de erupții masive (dacă oarecum mai mici) și au existat erupții și mai mari. mai adânc în trecut.
Toate acestea ar putea fi suficiente pentru ca cineva să urmărească nervos seismometrele împrăștiate prin zonă. Dar un nou studiu sugerează că nu este nimic de care să vă faceți griji în viitorul apropiat: nu există suficient material topit reunit într-un singur loc pentru a declanșa tipul de erupții violente care au provocat perturbări masive în trecut. Studiul sugerează, de asemenea, că obiectivul principal al activității se poate deplasa în afara caldeii formate de erupțiile din trecut.
Înțelegerea lui Yellowstone
Yellowstone este alimentat de ceea ce este cunoscut ca un punct fierbinte, unde materialul topit din mantaua Pământului se infiltrează prin crustă. Roca care iese prin scoarță este de obicei bazaltică (o definiție bazată pe raportul elementelor din compoziția sa) și poate erupe direct. Acest lucru tinde să producă erupții relativ blânde în care lava curge pe o zonă largă, în general, așa cum vedeți în Hawaii și Islanda. Dar acest material fierbinte poate topi și roca din crustă, producând un material numit riolit. Acesta este un material mult mai vâscos care nu curge foarte ușor și, în schimb, poate provoca erupții explozive.
Riscurile de la Yellowstone sunt erupțiile riolitice. Dar poate fi dificil să distingem cele două tipuri de material topit, cel puțin când se află la câțiva kilometri sub suprafață. Eforturi diverse au fost făcute de-a lungul anilor să urmăriți materialul topit sub Yellowstone, dar diferențele de rezoluție și focalizare au lăsat multe întrebări fără răspuns.
O parte a problemei este că multe dintre aceste date au provenit din studiile undelor seismice care călătoresc prin regiune. Călătoria lor este influențată de diverși factori, inclusiv compoziția materialului prin care călătoresc, temperatura acestuia și dacă este lichid sau solid. În multe cazuri, acest lucru lasă mai multe soluții potențiale în concordanță cu datele seismice – puteți vedea potențial același comportament de la diferite materiale la temperaturi diferite.
Pentru a rezolva această problemă, noua cercetare a măsurat conductivitatea rocii, care se poate schimba cu până la trei ordine de mărime atunci când trece de la o fază solidă la una topită. Conductivitatea globală pe care o măsurăm crește, de asemenea, pe măsură ce mai mult material topit este conectat într-un singur rezervor, mai degrabă decât dispersat în buzunare individuale.
Acest tip de date „magnetotelurice” au fost obținute în trecut, dar la o rezoluție relativ scăzută. Pentru noul studiu, o serie densă de senzori a fost plasată în caldera Yellowstone și în multe zone înconjurătoare la nord și est. (Puteți compara site-urile de înregistrare anterioare și noi ca triunghiuri negre și roșii pe această hartă.)
Instalațiile sanitare din Yellowstone
Acest lucru a permis echipei de cercetare să construiască o hartă tridimensională a materialului topit de sub Yellowstone și să determine fracția de material topit dintr-o zonă dată. Echipa constată că există două surse majore de material topit care se extind de la limita manta-crusta la aproximativ 50 de kilometri sub suprafață. Acestea se extind în sus separat, dar se îmbină la aproximativ 20 de kilometri sub suprafață.
Sub Yellowstone: Două bucăți mari de material fierbinte din manta (în galben) topesc roca mai aproape de suprafață (portocaliu), creând bazine de material fierbinte (roșu și portocaliu) care alimentează sistemele hidrotermale și erupțiile trecute și pot fi locurile de activitate viitoare. Credit: Bennington și colab.
Deși, în mod colectiv, conțin o mulțime de material bazaltic topit (între 4.000 și 6.500 de kilometri cubi din acesta), acesta nu este foarte concentrat. În schimb, acestea sunt în mare parte volume relativ mici de material topit care călătoresc prin fisuri și falii din roca solidă. Acest lucru menține concentrația de material topit sub cea necesară pentru a permite erupțiile.
După ce cele două fluxuri de material bazaltic se îmbină, ele formează un rezervor care include o cantitate semnificativă de material crustal topit – adică riolitic. Cantitatea de material riolitic aici este, cel mult, sub 500 de kilometri cubi, așa că ar putea alimenta o erupție majoră, deși una mică, conform standardelor istorice de la Yellowstone. Dar din nou, fracția de material topit din acest volum de rocă este relativ scăzută și nu este considerată susceptibilă de a permite erupții.
De acolo până la suprafață, există mai multe caracteristici distincte. În raport cu punctul fierbinte, placa nord-americană de deasupra se deplasează spre vest, ceea ce a însemnat istoric că locul erupțiilor s-a mutat de la vest la est pe continent. În consecință, există un bazin la vest de cea mai mare parte a materialului topit aproape de suprafață care nu mai pare să fie conectat la restul sistemului. Este mic, are doar aproximativ 100 de kilometri cubi de material și este prea difuz pentru a permite o erupție mare.
Riscuri viitoare?
Există o pată similară aproape de suprafață de material topit care este posibil să nu fie conectată în prezent la restul materialului topit la sud de acesta. Este chiar mai mic, probabil mai puțin de 50 de kilometri cubi de material. Dar se află chiar sub o bucată mare de bazalt topit, așa că este probabil să primească o cantitate suficientă de căldură. Acest sit pare să fi alimentat și cea mai recentă erupție mare din calderă. Deci, deși nu poate alimenta o erupție mare astăzi, nu este posibil să excludem site-ul pentru viitor.
Alte două zone apropiate de suprafață care conțin material topit par să alimenteze două dintre principalele situri de activitate hidrotermală, Bazinul Norris Geyser și Bazinul Hot Springs. Acestea se află pe marginile de nord și, respectiv, de est ale caldeii. Cel de la est conține o cantitate mică de material care nu este suficient de concentrat pentru a declanșa erupții.
Dar situl din nord-est conține cel mai mare volum de material riolitic, cu până la aproape 500 de kilometri cubi. Este, de asemenea, una dintre cele două regiuni cu o legătură directă cu materialul topit care se deplasează în sus prin crustă. Deci, deși nu este în prezent gata să erupă, aceasta pare a fi zona cea mai probabilă să declanșeze o erupție majoră în viitor.
Pe scurt, deși există o mulțime de material topit în apropierea caldeii actuale, toate acestea sunt răspândite prea difuz în roca solidă pentru a-i permite să declanșeze o erupție majoră. Va trebui să aibă loc schimbări semnificative înainte de a vedea că site-ul acoperă din nou mare parte din America de Nord cu cenușă. Dincolo de asta, imaginea este în concordanță cu imaginea noastră de ansamblu a punctului fierbinte Yellowstone, care a lăsat o urmă de erupții în vestul Americii de Nord, conduse de mișcarea plăcii nord-americane.
Această mișcare a lăsat acum un bazin de material topit din vestul caldeii deconectat de la orice sursă de căldură, ceea ce îi va permite probabil să se răcească. Între timp, cel mai mare bazin de rocă topită aproape de suprafață se află la est de caldeiră, ceea ce poate conduce în cele din urmă la o tranziție de erupții explozive în afara caldeii actuale.
Natura, 2025. DOI: 10.1038/s41586-024-08286-z (Despre DOI).
John este editorul științific al Ars Technica. Are o licență în arte în biochimie de la Universitatea Columbia și un doctorat. în biologie moleculară și celulară de la Universitatea din California, Berkeley. Când este separat fizic de tastatură, el tinde să caute o bicicletă sau o locație pitorească pentru a comunica cu bocancii de drumeție.
Comentarii recente