Na výskume sa podieľal aj slovenský vedecký pracovník Martin Danišík.
Pohľad na jazero Toba a ostrov Samosir na indonézskej Sumatre, ktoré vznikli po dávnom obrovskom výbuchu supervulkánu Toba. Zdroj: iStockphoto.com
Supervulkány spôsobujú najkatastrofickejšie erupcie na Zemi. Keď pred 75-tisíc rokmi vybuchol supervulkán Toba na Sumatre, vystrelil plyny, popol a horniny do výšky viac ako štyridsať kilometrov. Predpokladá sa, že vychrlený materiál spôsobil globálne ochladenie a keď sa popol usadil, pokryl územie veľké takmer ako Ázia. Na jeho mieste sa vytvorila prepadlina – kaldera, ktorú zaplnila voda a vzniklo jazero, neskôr zdvihnutím nadložia aj ostrov.
Vieme povedať, ako zhruba vyzeral obrovský výbuch. No veľmi málo vieme o tom, čo sa deje počas dlhých období nečinnosti supervulkánov. Nové informácie teraz prináša štúdia medzinárodného tímu vedcov. Podieľal sa na nej aj slovenský geológ a geochronológ Martin Danišík, ktorý pôsobí v austrálskom Perthe na Curtinovej univerzite.
Namiesto toho, aby boli tieto sopky pokojné, ostávajú činné a predstavujú riziko aj tisíce rokov po supererupcii. Štúdiu zverejnili v časopise Nature – Communications Earth & Environment.
Pozrite si
Ako vyzerala erupcia
Supervulkán je sopka obrovských rozmerov. V minulosti spôsobila aspoň jednu erupciu ôsmeho stupňa podľa klasifikácie VEI (index sopečnej explozivity), keď vychrlila aspoň tisíc kubických kilometrov materiálu.
Toba je pre geológov veľmi zaujímavý supervulkán. Jeho posledná erupcia je najväčšou známou z obdobia štvrtohôr. Kým k nej však došlo, desiatky až stovky tisíc rokov sa hromadilo veľké množstvo magmy v rezervoári. S jeho rastúcim objemom sa postupne vydúvalo aj horninové nadložie, ktoré v istom bode popraskalo. Vo chvíli, keď zlomy prenikli do „napumpovaného“ rezervoára, došlo k uvoľneniu tlaku a výbuchu. Bubliny, ktoré sa vtedy začali tvoriť v magme, sa totiž chcú čím skôr dostať na povrch.
„Pri takejto erupcii a takomto uvoľnení toľkého množstva hmoty z magmatického rezervoáru dochádza ku kolapsu nadložia a vytvoreniu kaldery veľkých rozmerov. V prípade supervulkánu Toba má približne elipsovitý tvar s dĺžkou sto a šírkou tridsať kilometrov,“ vysvetľuje pre Vedu na dosah Danišík. Pri bežných sopkách vzniká skôr kužeľ s kráterom, prípadne oveľa menšia prepadlina.
Proces sprevádzali aj pyroklastické prúdy – veľmi rýchla pohyblivá zmes horúcich plynov, žeravých úlomkov magmy a popola, ktoré pokryli územie veľké zhruba ako polovica Slovenska. Voda, ktorá sa neskôr dostala do kaldery, vytvorila jazero. Taktiež vznikli malé lávové dómy – povrchové útvary pripomínajúce kupolu – na ostrove uprostred jazera a v jeho okolí. Práve tento vývoj bol pre vedcov veľkou neznámou.
Jazero Toba na Sumatre. Zdroj: Martin Danišík
Pretrvávajúca hrozba
„Pred našou štúdiou sa predpokladalo, že po supererupcii supervulkánu Toba nastalo obdobie relatívneho pokoja, bez ďalších výbuchov, ale to naše výsledky vyvracajú,“ ozrejmuje geochronológ. Predpokladalo sa, že všetka sopečná aktivita vrátane vzniku dómov sa odohrala počas supererupcie.
Zistenia však naznačujú, že po výbuchu nenastalo pokojné obdobie. Ukázala to datovacia analýza živcov a zirkónov. V týchto mineráloch sa nahromadili stopové množstvá plynov, ktoré vznikli rádioaktívnym rozpadom. Pomocou nich sa dajú určiť rôzne časové obdobia vývoja. Aj po erupcii magma naďalej v kaldere tiekla v priebehu niekoľkých nasledujúcich tisíc rokov. Jeden lávový dóm severne od kaldery totiž vybuchol približne päťtisíc rokov po supererupcii, jeden pri strede kaldery o osemtisíc rokov a jeden na juhu až o trinásťtisíc rokov neskôr. Tieto dómy boli navyše vytlačené na povrch v pevnom stave.
Bežne sa pri vyhodnocovaní budúceho rizika hľadá pod sopkou tekutá magma. Teraz však musíme uvažovať, že k erupciám môže dôjsť aj vtedy, ak sa pod vulkánom žiadna tekutá magma nenachádza.
Nedá sa s určitosťou povedať, či k ďalšej supererupcii supervulkánu Toba dôjde, no dá sa to predpokladať. Podľa Danišíka sa vulkanická aktivita presúva na severovýchod, kde je niekoľko činných sopiek. Sinabung, jedna z nich, je napojená na rovnaký rezervoár ako kaldera Toba. V budúcnosti teda môže dôjsť k obrovskému výbuchu, ale pokojne na inom mieste. Keď sa tak stalo naposledy, podľa niektorých hypotéz došlo k ochladeniu svetovej klímy pre množstvo popola a aerosólu oxidu siričitého v atmosfére, ktoré zablokovali slnečné žiarenie, a taktiež k poklesu populácie vtedajších ľudí. Dôkazy sa však rôznia, napríklad vrty v Grónsku naznačujú tisícročné ochladenie, vrty z tanzánskeho jazera Malawi nič také v tejto oblasti neukazujú.
„V súčasnej situácii by supererupcia znamenala problém s nedostatkom potravy, masovú migráciu ľudí a ekonomický kolaps globálneho rozsahu,“ hodnotí Danišík.
Indonézska sopka Sinabung počas erupcie v polovici januára 2014. Do roku 2010 neboli historické záznamy o erupciách, odvtedy vybuchla štyrikrát. Zdroj: NASA Earth Observatory
Supervulkán Toba vybuchol už štyrikrát
Na našej planéte je menej ako desať supervulkánov, ktoré sa považujú za aktívne a jestvuje pri nich možnosť supererupcie. V minulosti sa do povedomia dostal hlavne Yellowstone, pri ktorom prehnané správy hovorili, že už dávno mal opäť vybuchnúť.
„Frekvencia supererupcií pre jednotlivé supervulkány je rádovo v stovkách tisíc rokov. Tieto odhady sa však počítajú na základe minimálneho množstva údajov, obyčajne dvoch až troch dátumov, čo dosť obmedzuje naše štatistické modely,“ upozorňuje geochronológ.
V prípade supervulkánu Toba vieme o štyroch významných výbuchoch, z ktorých dva boli supererupciami – pred 1,2 milióna rokov, 840-tisíc, päťstotisíc a 75-tisíc rokmi. Pri Yellowstone zas poznáme tri supererupcie, a to pred 2,1 milióna, 1,3 milióna a 630-tisíc rokmi. Vôbec posledná známa supererupcia sa udiala pred 26-tisíc rokmi, keď vybuchla sopka Taupo na Novom Zélande. Zároveň šlo o jej prvú aj poslednú erupciu, čiže sa nedá odhadnúť, ako často vybuchuje.
Dokážeme vôbec predpovedať takéto katastrofické udalosti?
„V súčasnosti sú všetky supervulkány s možnosťou erupcie monitorované. Sleduje sa seizmicita územia, keďže zvýšený počet a intenzita otrasov sú jedným zo signálov, ale aj zmeny povrchu, ako je vydutie nadložia magmatického rezervoáru či emisie plynov a podobne,“ vysvetľuje Danišík. Je však ťažké povedať, ktorý by mohol byť najnebezpečnejší. Nezávisí to len od aktivity, ktorú nevieme predpovedať, ale aj od blízkosti k obývaným oblastiam.
Vzhľadom na polohu by pre Slovensko mohol byť veľmi nebezpečný vulkán Campi Flegrei v Taliansku. To však neznamená, že jeho budúci výbuch by mohol dosiahnuť úroveň supererupcie.
Zdroje: DOI: 10.1038/s43247-021-00260-1, Tlačová správa Curtinovej univerzity
