A fine dicembre 2014, un vulcano sottomarino nel Regno di Tonga del Sud Pacifico eruttò, mandando un violento flusso di vapore, cenere e roccia nell'aria. I pennacchi di cenere sono saliti fino a 30, 000 piedi (9 chilometri) nel cielo, voli deviati. Quando le ceneri si sono finalmente depositate nel gennaio 2015, un'isola appena nata con una sommità di 400 piedi (120 metri) incastonata tra due isole più antiche - visibile ai satelliti nello spazio.

La neonata isola di Tonga, ufficiosamente conosciuto come Hunga Tonga-Hunga Ha'apai dopo i suoi vicini, inizialmente era previsto che durasse qualche mese. Ora ha un contratto di locazione di vita da 6 a 30 anni, secondo un nuovo studio della NASA.

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai è la prima isola di questo tipo ad eruttare e persistere nell'era dei satelliti moderni, offre agli scienziati una visione senza precedenti dallo spazio della sua prima vita ed evoluzione. Il nuovo studio offre informazioni sulla sua longevità e sull'erosione che modella le nuove isole. La comprensione di questi processi potrebbe anche fornire informazioni su caratteristiche simili in altre parti del sistema solare, compreso Marte.

"Le isole vulcaniche sono alcune delle morfologie più semplici da realizzare, " ha detto il primo autore Jim Garvin, capo scienziato del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Il nostro interesse è calcolare quanto cambia il paesaggio 3D nel tempo, in particolare il suo volume, che è stato misurato solo poche volte in altre isole simili. È il primo passo per comprendere i tassi e i processi di erosione e per decifrare perché è durato più a lungo di quanto la maggior parte delle persone si aspettasse".

L'isola di Tongan è la terza isola vulcanica "surtseyan" negli ultimi 150 anni ad emergere e persistere per più di pochi mesi. Surtsey è un'isola che ha iniziato a formarsi durante un simile tipo di esplosivo, eruzione marina al largo delle coste islandesi nel 1963.

Dall'inizio dell'isola di Tonga, è stato monitorato mensilmente, osservazioni satellitari ad alta risoluzione, sia con sensori ottici che radar, che vede attraverso le nuvole. Avvisato dell'eruzione vulcanica dal programma Rapid Response della NASA per gli strumenti Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), Garvin e i suoi colleghi hanno diretto i satelliti per osservare l'isola non appena terminata l'eruzione. Usando queste immagini, il team di ricerca ha realizzato mappe tridimensionali della topografia dell'isola e ne ha studiato le mutevoli coste e il volume sul livello del mare.

Il team ha calcolato due potenziali scenari che influenzano la sua durata. Il primo è un caso di erosione accelerata per abrasione da onde, che destabilizzerebbe il cono di tufo in sei-sette anni, lasciando solo un ponte di terra tra le due isole più antiche adiacenti. Il secondo scenario presuppone un tasso di erosione più lento, che lascia intatto il cono di tufo per circa 25-30 anni.

I diversi scenari sono dovuti all'incertezza nella stima del volume iniziale del cono tufaceo dell'isola subito dopo l'eruzione e prima che venissero acquisite le prime immagini satellitari stereo a tre mesi. Riflettono anche i diversi tassi di erosione osservati nei primi sei mesi (accelerati) rispetto a quelli successivi (più moderati). La loro analisi è stata presentata all'American Geophysical Union Fall Meeting a New Orleans l'11 dicembre.

I cambiamenti più drammatici dell'isola si sono verificati nei suoi primi sei mesi. Inizialmente, la nuova isola era relativamente ovale e attaccata all'isola vicina a ovest. Però, ad aprile l'analisi delle immagini satellitari ha scoperto che la sua forma era cambiata drasticamente.

"Quelle scogliere di cenere vulcanica sono piuttosto instabili, " ha detto Dan Slayback, specialista di telerilevamento e coautore della NASA Goddard, delle scogliere sfuggenti sul lato meridionale dell'isola. L'azione delle onde ha quindi ridistribuito il sedimento eroso per formare un ponte di terra verso l'isola esistente a est, Egli ha detto.

A maggio, il bordo sudorientale della parete interna del cratere è stato lavato dall'Oceano Pacifico, aprendo il lago del cratere all'oceano. A questo punto sia Garvin che Slayback pensavano che questa potesse essere la fine dell'isola. Ma entro giugno, le immagini satellitari hanno mostrato che si era formato un banco di sabbia, chiudendo il cratere. Mentre l'isola continuava ad evolversi, era più stabile alla fine del 2016.

La nuova isola è arroccata sul bordo nord di una caldera in cima a un vulcano sottomarino che si erge quasi 4, 600 piedi (1, 400 metri) al di sopra del fondale circostante, secondo le misurazioni della batimetria marina effettuate dal geologo e coautore Vicki Ferrini presso il Lamont-Doherty Earth Observatory presso la Columbia University di Palisades, New York.

sott'acqua, la base della nuova cupola vulcanica che ha formato l'isola si estende per circa 0,6 miglia (1 chilometro) dalla costa nel pavimento della caldera più grande, che è di circa tre miglia (cinque chilometri) di diametro. Nella parte più superficiale dell'area di indagine più vicina al lato meridionale dell'isola, il fondale si livella in una piattaforma quasi piatta, che è probabilmente importante per spiegare il modello di ridistribuzione per il materiale eroso, disse Ferrini.

Prove di eruzioni passate da altri, cupole più piccole sono evidenti anche intorno al bordo della caldera, sebbene pochi rompano la superficie.

"C'è un'enorme quantità di materiale che è uscito da questa eruzione, forse più grande che a Surtsey, " disse Ferrini. "L'altra cosa interessante è che le due isole che circondano questa nuova massa di terra hanno un substrato piuttosto duro, quindi sta succedendo qualcosa per aiutare a solidificare e rimanere al suo posto, chimicamente."

L'isola di Surtsey, di 54 anni, vicino all'Islanda, è sopravvissuta ai suoi primi mesi perché l'acqua di mare riscaldata ha interagito con la cenere dopo l'eruzione, alterando chimicamente la roccia fragile e facilmente erosa in un materiale più duro. Garvin e Ferrini credono che qualcosa di simile possa essere successo con questa nuova isola. Il loro prossimo passo è un'analisi chimica dettagliata dei campioni di roccia.

L'isola di Tongan può anche aiutare i ricercatori a comprendere le caratteristiche vulcaniche su Marte che sembrano simili.

"Tutto ciò che apprendiamo su ciò che vediamo su Marte si basa sull'esperienza di interpretare i fenomeni terrestri, " ha detto Garvin. "Pensiamo che ci siano state eruzioni su Marte in un momento in cui c'erano aree di acque superficiali persistenti. Potremmo essere in grado di utilizzare questa nuova isola di Tongan e la sua evoluzione come un modo per testare se qualcuno di questi rappresentasse un ambiente oceanico o un ambiente lacustre effimero".

Ambienti umidi come questi combinati con il calore dei processi vulcanici, Ha aggiunto, possono essere luoghi privilegiati per cercare prove della vita passata.