ด้วยการปะทุของภูเขาไฟ Mauna Loa ซึ่งเป็นภาพที่เห็นได้ยากในโลก

สังเกตว่า Mauna Loa ซึ่งเป็นภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นใหญ่ที่สุดในโลก กำลังจะปะทุ เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นเมื่อสัปดาห์ที่แล้วเป็นครั้งแรกในรอบเกือบสี่ทศวรรษ มาสู่ผู้คนบนเกาะใหญ่ของฮาวายหนึ่งชั่วโมงก่อนที่ลาวาจะเริ่มไหล . เจ้าหน้าที่เร่งแจ้งเตือนชาวบ้านใกล้เคียง นักวิทยาศาสตร์รีบคาดการณ์ว่าบริเวณใดของเกาะที่อาจตกอยู่ในอันตราย ผู้อยากรู้อยากเห็นวางแผนที่จะสังเกตสิ่งที่อาจก่อตัวขึ้นเป็นเหตุการณ์สำคัญชั่วชีวิต นั่นก็คือการหายใจออกของภูเขาลูกมหึมา

การปะทุเกิดขึ้นเป็นเวลาหลายปี ความพยายามอย่างต่อเนื่องในการตรวจสอบภูเขาไฟด้วย seismometers, spectrometers, tiltmeters, หน่วย GPS และเครื่องมือที่ทันสมัยอื่นๆ “ภูเขาไฟเมานาโลอาเป็นภูเขาไฟที่มีเครื่องมือวัดได้ดีที่สุดลูกหนึ่งในสหรัฐอเมริกา” เวนดี สโตวอลล์ นักภูเขาไฟวิทยาแห่งสำนักงานสำรวจธรณีวิทยาแห่งสหรัฐฯ กล่าว ถึงกระนั้นก็ยังไม่ทราบรายละเอียดเกี่ยวกับการทำงานภายในของภูเขามากนัก Stovall และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ กล่าว

Weston Thelen นักภูเขาไฟวิทยาแห่ง USGS ซึ่งเฝ้าติดตามภูเขาตั้งแต่ปี 2554-2559 กล่าวว่า ขนาดที่สูงชัน องค์ประกอบของแร่ และความร้อนทำให้นักวิทยาศาสตร์และเจ้าหน้าที่สาธารณะเกิดความยุ่งยากในการทำนายการเคลื่อนที่ “เมานา โลอาเป็นสัตว์ร้าย” เขากล่าว

ขณะที่การปะทุกำลังดำเนินอยู่ นักวิจัยใน Big Island รวมถึง Jim Kauahikaua นักภูเขาไฟวิทยาแห่ง USGS Hawaiian Volcano Observatory จำเป็นต้องรักษาสมดุลอย่างระมัดระวังระหว่างความห่วงใยต่อความปลอดภัยสาธารณะ เนื่องจากยังมีข้อมูลที่ยังไม่ทราบจำนวนมาก และความปรารถนาที่จะรวบรวมข้อมูล

“ภารกิจหลักของเราคือการบรรเทาอันตรายเหล่านี้ในทางวิทยาศาสตร์” Kauahikaua กล่าว “การปะทุเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นเสมอ แต่เราเรียนรู้ที่จะระงับความตื่นเต้นและทำงานอย่างมืออาชีพเพื่อบรรลุภารกิจหลักของเรา”

จนถึงตอนนี้ การปะทุได้ก่อให้เกิดอันตรายเพียงเล็กน้อยต่อชุมชนโดยรอบ และด้วยเหตุนี้จึงให้ความรู้สึกเร่งด่วนแก่นักวิทยาศาสตร์ที่กระตือรือร้นที่จะไขปริศนามากมายของ Mauna Loa โอกาสจะเหลืออยู่อีกกี่สัปดาห์ เดือน หรือปี? Gabi Laske นักธรณีฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก กล่าวว่า “ไม่มีใครรู้จริง ๆ ว่าการปะทุครั้งนี้จะคงอยู่นานแค่ไหน”

เธเลนกล่าวว่า “เราพบเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นในภูเขาไฟได้น้อยมาก ถ้าเราวางคนบนเก้าอี้สนามหญ้าที่ปลายลาวาที่ไหลแล้วพูดว่า ‘มันเคลื่อนไป 1 เมตร’ เราก็กำลังเป่ามัน”

จุดร้อนโบราณ

ภูเขาไฟส่วนใหญ่ก่อตัวเหนือรอยต่อของแผ่นเปลือกโลก ซึ่งการชนกันและการแยกตัวสามารถสร้างพื้นที่ผิดปกติในเปลือกโลกและชั้นเนื้อโลกด้านบน ซึ่งหินซึ่งหลอมละลายและมีความหนาแน่นน้อยกว่าโดยความร้อนจากแกนกลางของดาวเคราะห์ สามารถดันผ่านไปยังพื้นผิวได้ แต่หมู่เกาะฮาวายอยู่ห่างจากขอบเขตการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกที่ใกล้ที่สุดถึง 2,000 ไมล์ และการดำรงอยู่ของเกาะเหล่านี้ทำให้นักธรณีวิทยางงงวยมานานหลายศตวรรษ

ในปี พ.ศ. 2506 นักธรณีฟิสิกส์ชื่อจอห์น ทูโซ วิลสันเสนอว่าเกาะเหล่านี้ซึ่งปกคลุมด้วยหินภูเขาไฟหลายชั้น อยู่เหนือกลุ่มแมกมา ซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อหินจากชั้นเนื้อโลกลึกเกิดฟองขึ้นและแอ่งน้ำใต้เปลือกโลก “จุดร้อน” นี้ดันเข้าหาพื้นผิวอย่างต่อเนื่อง บางครั้งก็ระเบิดผ่านแผ่นเปลือกโลก หลอมละลายและทำให้หินรอบ ๆ เสียรูปขณะที่มันเคลื่อนตัว แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนตัวเป็นเวลาหลายล้านปีในขณะที่กลุ่มแมกมาค่อนข้างนิ่ง สร้างภูเขาไฟลูกใหม่บนยอดแผ่นเปลือกโลก และปล่อยให้ลูกที่ดับแล้วหายไป ผลลัพธ์ที่ได้คือหมู่เกาะต่างๆ เช่น ห่วงโซ่ภูเขาในทะเลของจักรพรรดิฮาวายและบางส่วนของที่ราบสูงไอซ์แลนด์

ทฤษฎีฮอตสปอตได้รับความเห็นเป็นเอกฉันท์อย่างกว้างขวางในทศวรรษต่อมา “ไม่มีทฤษฎีอื่นใดที่สามารถสรุปข้อสังเกตมากมายเช่นนี้ได้” เฮลเก กอนเนอร์มันน์ นักภูเขาไฟวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยไรซ์กล่าว

ข้อสังเกตบางอย่างที่ยืนยันได้เกิดขึ้นค่อนข้างเร็วในช่วงปี 2000 หลังจากที่นักวิทยาศาสตร์เริ่มวางเครื่องวัดแผ่นดินไหว ซึ่งใช้วัดคลื่นพลังงานจากพื้นโลกบนพื้นมหาสมุทร จอห์น ออร์คัต นักธรณีฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก ผู้ช่วยเป็นผู้นำการวิจัยกล่าวว่า เครื่องวัดแผ่นดินไหวได้ให้รังสีเอกซ์ของแมกมาพวยพุ่งใต้ฮาวาย เครื่องมือสามารถอ่านทิศทางและความเร็วของการไหลของหินหนืดได้อย่างแม่นยำ ผลลัพธ์ชี้ชัดไปที่จุดร้อน

จุดร้อนนี้อาจก่อให้เกิดการระเบิดของภูเขาไฟเป็นเวลาหลายสิบล้านปี แม้ว่ามันจะมาถึงตำแหน่งปัจจุบันใต้ภูเขาไฟ Mauna Loa เมื่อประมาณ 600,000 ปีก่อนเท่านั้น และตราบใดที่มันยังอยู่ที่นั่น Orcutt กล่าวว่า มันจะก่อให้เกิดการระเบิดของภูเขาไฟได้อย่างน่าเชื่อถือ “มีไม่กี่อย่างในโลกที่สามารถคาดเดาได้” เขากล่าวเสริม

เข้าใกล้พื้นผิวมากขึ้น การคาดการณ์ว่าเมื่อใด ที่ไหน และรุนแรงเพียงใดการปะทุเหล่านี้จะยากขึ้น แม้จะมีเครื่องวัดแผ่นดินไหวและเซ็นเซอร์ดาวเทียมมากมายก็ตาม “ยิ่งคุณเข้าไปลึกมากเท่าไหร่ พฤติกรรมก็จะราบรื่นมากขึ้นเท่านั้น” Orcutt กล่าว “เมื่อคุณสัมผัสได้ถึงส่วนต่อประสานระหว่างหินและหินหลอมเหลวกับมหาสมุทร แมกมามักจะออกมาเป็นช่วงๆ”

ภายใต้ประทุนของภูเขาไฟ
มวลแมกมาที่เติมเชื้อเพลิงให้กับ Mauna Loa ส่วนใหญ่ทำจากหินบะซอลต์ที่หลอมเหลว ซึ่งมีความหนืดน้อยกว่าแมกมาใต้ภูเขาไฟสตราโตโวลคาโนที่สูงชัน เช่น ภูเขาไฟเซนต์เฮเลนส์และภูเขาไฟวิสุเวียส สิ่งนี้ทำให้การปะทุของ Mauna Loa โดยเฉลี่ยน้อยลงและมีส่วนช่วยให้ภูเขามีความยาว: ประมาณ 10 ไมล์จากฐานถึงยอดและครอบคลุม 2,000 ตารางไมล์

การเคลื่อนที่ของหินหนืดที่บางลงยังยากขึ้นสำหรับเครื่องวัดแผ่นดินไหวในการตรวจจับ ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์ทำแผนที่ระบบการหลอมเหลวของหินหนืด หิน ผลึก และก๊าซที่ทำให้เกิดการปะทุได้ยากขึ้น

แม้ว่าดาวเทียมจะพัฒนาขึ้นเรื่อยๆ ก็ไม่ไวพอภายใต้สภาวะปกติที่จะมองลึกเข้าไปใน Mauna Loa มากกว่าอ่างเก็บน้ำหินหนืดที่ตื้นซึ่งอยู่ต่ำกว่ายอดเขาสองสามไมล์ “ยังไม่ชัดเจนว่ามีอ่างเก็บน้ำเพิ่มเติมที่ระดับความลึกมากกว่านี้หรือไม่” กอนเนอร์มันน์กล่าว

สิ่งต่าง ๆ เปลี่ยนไปเมื่อภูเขาไฟเริ่มหายใจ แมกมาดันตัวขึ้นเร็วขึ้น แตกหินใต้พื้นดินและทำให้พื้นผิวของภูเขาไฟบวมขึ้น ความผิดปกติดังกล่าวสามารถตรวจจับได้ด้วยเครื่องวัดแผ่นดินไหว ซึ่งจะตรวจจับความลึกและความเข้มของแร่ธาตุที่สั่นสะเทือนและแตกตัวภายใต้แรงดันหลอมเหลว จากสิ่งนี้ เมื่อรวมกับข้อมูลเกี่ยวกับก๊าซและผลึกที่ปล่อยออกมาระหว่างการปะทุและการเบี่ยงเบนเล็กน้อยในแรงโน้มถ่วง ภาพเริ่มปรากฏขึ้นจากความโกลาหล

“เราโชคดีถ้าความดันสูงพอหรือระบบเคลื่อนที่เร็วพอที่เราจะได้เบาะแสว่าเกิดอะไรขึ้นที่นั่น” เธเลนกล่าว “ส่วนใหญ่เมื่อสิ่งเหล่านี้ไม่ปะทุก็จะเงียบ”

ภูเขาไฟ Mauna Loa ปะทุครั้งสุดท้ายในปี 1984 และในหลายปีหลังจากนั้น ภูเขาไฟก็ยังคงเงียบเป็นส่วนใหญ่ แม้ว่าภูเขาไฟ Kilauea ที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งมีขนาดเล็กกว่าซึ่งมีแหล่งกำเนิดแมกมาเดียวกันก็ปะทุอย่างต่อเนื่อง เสียงกัมปนาทบนพื้นใต้ภูเขาไฟเริ่มเพิ่มความถี่และความรุนแรงมากขึ้นในราวปี 2013 และเครื่องวัดแผ่นดินไหวตรวจพบกลุ่มของแผ่นดินไหวขนาดต่ำที่อยู่ลึกลงไปใต้ดิน

“แต่มันก็ขึ้น ๆ ลง ๆ และหยุดพองตัวและหยุดทำงาน” เธเลนกล่าว “คุณถูกกล่อมให้อยู่ในนี้ ‘ไปกันเถอะ อีกฝูงบนนั้น’”

ฌอน โซโลมอน นักธรณีฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย กล่าวว่า แผ่นดินไหวบางครั้งเกิดจากน้ำหนักของภูเขาไฟที่กดลงบนพื้นทะเล แต่ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากหินหนืดที่เพิ่มสูงขึ้นซึ่งกดทับอย่างต่อเนื่อง ทำให้หินแตก ทำให้เกิดการหลอมละลายใหม่ และสร้างเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยลง

“หินเก็บความทรงจำของการแตกหักทุกครั้งที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้” โซโลมอนกล่าว “มีระบบประปาบางอย่างอยู่ใต้ภูเขาไฟในฮาวายที่นำไปสู่เส้นทางที่ต้องการเหล่านี้ให้สูงขึ้น”

รายละเอียดของระบบประปานี้ยังไม่ชัดเจนนัก Thelen กล่าวว่า “สิ่งที่เราทำได้คือส่งคลื่นผ่านพื้นโลกและดูว่าพวกมันกระทบกันอย่างไร และพยายามสร้างแบบจำลองที่อธิบายว่าคลื่นกระทบใต้ภูเขาไฟอย่างไร ” เขากล่าวเสริมว่า “ยิ่งเรามองอย่างใกล้ชิด เรายิ่งมีคำถามมากขึ้น”

‘คุณไม่สามารถระงับ Magma ได้ตลอดไป’

ปลายวันอาทิตย์ที่ผ่านมา เครื่องวัดแผ่นดินไหวบริเวณยอดภูเขาไฟเริ่มแสดงกิจกรรมมากขึ้น Laske กล่าวว่า “เมื่อพวกเขาพยายามหาตำแหน่งที่จุดกำเนิดแผ่นดินไหว พวกเขาพบว่ามันเริ่มตื้นขึ้น ตื้นขึ้น และตื้นขึ้น และนั่นเป็นสัญญาณบ่งบอกว่าหินหนืดกำลังเคลื่อนตัวขึ้น”

ที่พื้นผิวของ Mauna Loa มีเขตรอยแยกสองแห่ง แห่งหนึ่งอยู่ทางด้านตะวันออกเฉียงเหนือของภูเขาและอีกแห่งอยู่ทางตะวันออกเฉียงใต้ สิ่งเหล่านี้คือร่องรอยของการปะทุครั้งก่อน ซึ่งหินหนืดไหลรวมกันเป็นระยะทางหลายไมล์ลงมาตามทางลาดในลำธารที่ไหลเป็นสายและเปล่งประกาย เขตรอยแยกทางตะวันออกเฉียงเหนือนำไปสู่พื้นที่ที่ไม่มีคนอาศัยอยู่ของเกาะ เขตรอยแยกทางตะวันตกเฉียงใต้นำไปสู่ชุมชนหลายแห่งตามแนวชายฝั่งโคนา

การปะทุเริ่มขึ้นที่ยอดเขา เมื่อแมกมาปะทุผ่านรอยแยกในหินและเติมเต็มแอ่งภูเขาไฟที่มีรูปร่างคล้ายชาม การปะทุครั้งก่อนเริ่มที่ยอดเขาและเคลื่อนตัวไปยังเขตรอยแยก แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าครั้งนี้จะเลือกการปะทุแบบไหน ด้านตะวันออกเฉียงเหนือจะหมายถึงความปลอดภัย ทางตะวันตกเฉียงใต้อาจทำให้ผู้คนหลายพันคนตกอยู่ในอันตราย แม้ว่าการปะทุจะเริ่มต้นขึ้น Stovall กล่าวว่า “เราไม่รู้ว่าการปะทุได้เคลื่อนตัวไปยังโซนตะวันออกเฉียงเหนือแล้วจนกระทั่งเรามองเห็นในอากาศ” ซึ่งบินอยู่เหนือบริเวณรอยแยกและเฝ้าดูลาวาที่ทะลักออกมา

ตั้งแต่นั้นมา ลาวาไหลช้าลงตามด้านข้างของภูเขา แม้ว่ามันจะขู่ว่าจะข้ามถนน Saddle Road ซึ่งเป็นทางหลวงสายหลักบนเกาะบิ๊ก แมกมายังคงปะทุต่อเนื่องจากเขตรอยแยกทางตะวันออกเฉียงเหนือ พุ่งพวยพุ่งเป็นน้ำพุสีแดง และนักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่าจะเกิดอะไรขึ้นต่อไป

ในขณะเดียวกัน นักภูเขาไฟวิทยาและนักแผ่นดินไหววิทยากำลังพยายามถอดรหัสข้อมูลที่เข้ามาโดยวางเครื่องมือตรวจสอบเพิ่มเติมรอบๆ โซนที่ยังคุกรุ่น และรวบรวมภาพถ่ายดาวเทียมเพิ่มเติมของพื้นผิวภูเขา “เรากำลังพยายามที่จะเข้าใจทางกายภาพจริงๆ ว่าเกิดอะไรขึ้นในภูเขาไฟ” เธเลนกล่าว

ไม่รู้ว่าการปะทุครั้งต่อไปจะเกิดขึ้นเมื่อใด สำหรับนักภูเขาไฟวิทยาบางคนบนเกาะบิ๊ก ไอส์แลนด์ นี่เป็นการปะทุของภูเขาไฟเมานาโลอาครั้งแรกในชีวิตของพวกเขา แต่ดังที่โซโลมอนกล่าวไว้ว่า “ตามเวลาทางธรณีวิทยา 38 ปีนั้นค่อนข้างสั้น”

Orcutt กล่าวว่า “เป็นเพียงสิ่งที่เกิดขึ้นเป็นเวลาหลายพันถึงล้านปี และจะไม่หยุดทำอย่างนั้น คุณไม่สามารถกักเก็บแมกมาไว้ได้ตลอดไป”