Non capita tutti i giorni di imparare qualcosa che cambia radicalmente il modo in cui comprendiamo il nostro mondo. Ma per Matthew Jackson, scienziato terrestre dell'UC Santa Barbara, e per le migliaia di vulcanologi in tutto il mondo, si è verificata una tale rivelazione.

Durante il campionamento del magma dal vulcano Fagradalsfjall in Islanda, Jackson e i suoi collaboratori hanno scoperto un processo molto più dinamico di quanto chiunque avesse ipotizzato nei due secoli in cui gli scienziati hanno studiato i vulcani.

"Proprio quando penso che ci siamo avvicinati a capire come funzionano questi vulcani, abbiamo una grande sorpresa", ha detto.

I risultati dei geologi sono pubblicati sulla rivista Nature .

10.000 anni in un mese

Ci sono voluti un anno sabbatico, una pandemia e 780 anni di scioglimento di rocce sotterranee per mettere Jackson nel posto e nel tempo giusti per assistere alla nascita di Fagradalsfjall, una fessura nelle pianure del sud-ovest dell'Islanda che si è spaccata ed è esplosa di magma nel marzo 2021. tempo, ha detto, tutti nella penisola di Reykjanes erano pronti per una sorta di eruzione.

"Lo sciame sismico è stato intenso", ha detto a proposito dei circa 50.000 templori, alcuni di magnitudo 4 e superiori, che hanno scosso la terra per settimane e hanno tenuto in bilico la maggior parte della popolazione islandese.

Ma la privazione del sonno ne è valsa la pena, e l'irritabilità si è trasformata in fascino mentre la lava gorgogliava e schizzava dal buco nel terreno della regione relativamente vuota di Geldingadalur. Scienziati e visitatori si sono riversati nell'area per vedere la sezione più recente della forma della crosta terrestre. Sono stati in grado di avvicinarsi abbastanza per campionare la lava in modo continuo fin dall'inizio, grazie ai venti che hanno spazzato via i gas nocivi e al lento flusso della lava.

Quello che i geologi, guidati da Sæmundur Halldórsson dell'Università dell'Islanda, stavano cercando di scoprire era "quanto in profondità nel mantello si fosse originato il magma, quanto lontano fosse immagazzinato sotto la superficie prima dell'eruzione e cosa stava succedendo nel serbatoio sia prima che e durante l'eruzione". Domande come queste, sebbene fondamentali, sono in realtà alcune delle maggiori sfide per chi studia i vulcani, a causa dell'imprevedibilità delle eruzioni, del pericolo e delle condizioni estreme, della lontananza e dell'inaccessibilità di molti siti attivi.

"Il presupposto era che una camera magmatica si riempie lentamente nel tempo e il magma si mescola bene", ha spiegato Jackson. "E poi drena nel corso dell'eruzione." Come risultato di questo processo ben definito in due fasi, ha aggiunto, coloro che studiano le eruzioni vulcaniche non si aspettano di vedere cambiamenti significativi nella composizione chimica del magma mentre fuoriesce dalla terra.

"Questo è ciò che vediamo al Monte Kīlauea, alle Hawaii", ha detto. "Avrai eruzioni che dureranno per anni e ci saranno piccoli cambiamenti nel tempo.

"Ma in Islanda, c'era più di un fattore di 1.000 tassi di cambiamento più elevati per gli indicatori chimici chiave", ha continuato Jackson. "In un mese, l'eruzione di Fagradalsfjall ha mostrato una maggiore variabilità compositiva rispetto a quella mostrata dalle eruzioni di Kīlauea negli ultimi decenni. La gamma totale di composizioni chimiche che sono state campionate durante questa eruzione nel corso del primo mese abbraccia l'intera catena che sia mai esplosa nel sud-ovest dell'Islanda negli ultimi 10.000 anni."

Secondo gli scienziati, questa variabilità è il risultato di successivi lotti di magma che fluiscono nella camera dalla profondità del mantello.

"Immagina una lampada di lava nella tua mente", ha detto Jackson. "Hai una lampadina calda nella parte inferiore, riscalda un blob e il blob si alza, si raffredda e poi affonda. Possiamo pensare al mantello terrestre, dalla parte superiore del nucleo a sotto le placche tettoniche, che funziona in modo molto simile a una lava lampada." Poiché il calore provoca l'innalzamento delle regioni del mantello e la formazione di pennacchi che si muovono in modo fluttuante verso l'alto verso la superficie, ha spiegato, la roccia fusa di questi pennacchi si accumula nelle camere e si cristallizza, i gas fuoriescono attraverso la crosta e la pressione aumenta fino a quando il magma non trova un modo scappare.

Per le prime settimane, come descritto nel documento, ciò che è esploso è stato il tipo di magma "esaurito" che si era accumulato nel serbatoio, situato a circa 16 km sotto la superficie. Ma ad aprile, le prove hanno mostrato che la camera veniva ricaricata da fusi di tipo "arricchito" più profondi con una composizione diversa che provenivano da una diversa regione del pennacchio del mantello ascendente sotto l'Islanda. Questo nuovo magma aveva una composizione chimica meno modificata, con un contenuto di magnesio più elevato e una percentuale maggiore di anidride carbonica, indicando che erano fuoriusciti meno gas da questo magma più profondo. A maggio, il magma che dominava il flusso era del tipo più profondo e arricchito. Questi rapidi ed estremi cambiamenti nella composizione del magma in un punto caldo alimentato da pennacchi, dicono, "non sono mai stati osservati prima quasi in tempo reale".

Questi cambiamenti nella composizione potrebbero non essere così rari, ha detto Jackson; è solo che le opportunità di campionare le eruzioni in una fase così precoce non sono comuni. Ad esempio, prima dell'eruzione del Fagradalsfjall del 2021, le eruzioni più recenti sulla penisola di Reykjanes in Islanda si sono verificate otto secoli fa. Sospetta che questa nuova attività segnali l'inizio di un nuovo ciclo vulcanico, forse lungo secoli, nel sud-ovest dell'Islanda.

"Spesso non abbiamo una registrazione delle prime fasi della maggior parte delle eruzioni perché queste vengono seppellite dai flussi di lava delle fasi successive", ha detto. Questo progetto, secondo i ricercatori, ha permesso loro di vedere per la prima volta un fenomeno che si pensava possibile ma non era mai stato assistito direttamente.

Per gli scienziati, questo risultato presenta un "vincolo chiave" nel modo in cui verranno costruiti i modelli dei vulcani in tutto il mondo, anche se non è ancora chiaro quanto sia rappresentativo questo fenomeno rispetto ad altri vulcani, o quale ruolo giochi nell'innescare un'eruzione. Per Jackson, è un promemoria che la Terra ha ancora segreti da svelare.

"Quindi, quando esco per assaggiare un vecchio flusso di lava, o quando leggo o scrivo articoli in futuro", ha detto, "sarò sempre nella mia mente:questa potrebbe non essere la storia completa dell'eruzione". + Esplora ulteriormente

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