Ett surtseyan-utbrott är ett vulkanutbrott på grunt vatten. Den är uppkallad efter ön Surtsey, utanför Islands kust. År 2015 skapade ett surtseyan-utbrott i den tonganska skärgården ön Sydöstra människor . Trots oddsen är den ön fortfarande kvar nästan fem år senare.
Lyckligtvis har forskare en mängd resurser till sitt förfogande för att studera hela detta fenomen. Dessa typer av utbrott är svåra att studera, eftersom de inträffar under vattnet och ofta på avlägsna platser. De tenderar också att snabbt eroderas bort. Men jordobserverande satelliter förändrar det, och Hunga Tonga-Hunga Ha'apai är den första i sitt slag som studeras intensivt, särskilt under dess bildande.
Jim Garvin och Dan Slayback är två NASA-forskare som har studerat den vulkaniska ön. De har förlitat sig på radaravbildningssatelliter för att göra det, med hjälp av en typ av radar som kallas syntetisk aperturradar (SAR.) SAR kan se genom moln och kan se på natten, vilket ger högupplösta bilder av ön. 2018 publicerade Garvin, Slayback och andra forskare en artikel om sina observationer i AGU-tidskriften Geophysical Letters. Tidningen heter ' Övervakning och modellering av den snabba utvecklingen av jordens nyaste vulkanö:Södra människor(Tonga) Använder satellitobservationer med hög rumslig upplösning .'
Bilden nedan visar hur effektivt SAR är.
En 7 oktober 2019 bild av Hunga Tonga-Hunga Ha'apai från NASA Earth Observatory. Bildkredit: Joshua Stevens , använder sig av RADARSAT-2 data med tillstånd av James Garvin/NASA GSFC (via MURF-avtal med CSA). RADARSAT-2-data och produkter är upphovsrättsskyddade av Maxar Technologies Ltd. 2019. RADARSAT är ett officiellt märke som tillhör Canadian Space Agency.
Innan utbrottet fanns två små öar i närheten. De befann sig på en relativt isolerad plats, cirka 30 km (19 miles) från den tonganska ön Fonuafo?ou. Den 19 december 2014 såg fiskare en plym av vit ånga stiga upp under vattnet. Satellitbilder från den 29 december visar plymen. Så småningom steg ett askmoln 3 km upp i himlen den 9 januari 2015. Den 11 januari nådde plymen 9 km (30 000 fot) hög.
En bild den 29 december 2014 från NASA:s Terra-satellit visar en vit plym som kommer från undervattensvulkanen Hunga Ha'apai. Bildkredit: NASA
Senast den 26 januari förklarade tonganska tjänstemän att utbrottet var avslutat. Vid den tiden var ön 1 till 2 km (0,62 till 1,24 mi) bred, 2 km (1,2 mi) lång och 120 meter (390 ft) hög.
Under 2015 stabiliserades ön något, tack vare omfördelning av vulkaniskt material och 'hydrotermisk förändring' av detsamma. Ön hade en kratersjö i mitten, som så småningom eroderades bort. Sedan bildades en sandbank som förseglade den igen och skyddade den från havsvågor. Så småningom vidgade aska och sediment näset som förband den med Hunga Tonga i nordost.
Satellitbild som visar Hunga Tonga-Hunga Ha?apai med kratersjön förseglad och den smala näset som förbinder den med Hunga Tonga. Bildkredit: NASA Earth Observatory.
Satellitbild som visar Hunga Tonga-Hunga Ha?apai med en ny sandbank som tätar kratersjön och den vidgade näset. Bildkredit: NASA Earth Observatory.
Teamet som studerar denna vulkaniska ö har utvecklat två scenarier för dess framtid.
Den första ser accelererad erosion på grund av havsvågor, och om sex eller sju år skulle bara landbron som förbinder de två ön vara kvar. Det som kallas 'tuffkonen' skulle eroderas. Det andra scenariot ser långsammare erosion, med tuffkonen intakt i upp till 30 år.
Vulkanön förändrades mest under de första sex månaderna. På den tiden trodde Slayback och Garvin att ön kunde försvinna ganska snabbt. När barriären som skyddade kratersjön och tuffkonen tvättades bort trodde de att öns undergång var nära. Men sandrevet dök upp igen.
'De här klipporna av vulkanisk aska är ganska instabila', sa fjärranalysspecialisten och medförfattaren Dan Slayback från NASA Goddard, i en pressmeddelande .
Denna nya vulkaniska ö, och dess grannar, ligger ovanför den norra kanten av en kaldera av en mycket större undervattensvulkan. Hela komplexet reser sig 1 400 meter (4 593 fot) över havsbotten, och den större kalderan är cirka 5 km (3 miles) över.
2017 sa NASA-forskaren Jim Garvin: 'Vulkanöarna är några av de enklaste landformerna att göra. Vårt intresse är att beräkna hur mycket det tredimensionella landskapet förändras över tiden, särskilt dess volym, som bara har uppmätts ett fåtal gånger på andra sådana öar. Det är det första steget för att förstå erosionshastigheter och -processer och dechiffrera varför ön har bestått längre än de flesta förväntade sig.'
Dan Slayback besökte ön i oktober 2019 och skrev i ett blogginlägg: 'Vi gjorde många användbara observationer, samlade in några bra data och fick en mer praktisk förståelse i mänsklig skala av platsens topografi (som att den intilliggande premiären -befintliga öar, och deras steniga strandlinjer, är nästan fästningslika i sin otillgänglighet). Vi såg också saker som inte var tillgängliga från rymden, som de hundratals häckande sottärnor och detaljer om den framväxande vegetationen.”
En Mars-anslutning?
Garvin och Slayback tror att deras studie av denna vulkan inte bara är användbar för att förstå vår egen planet. De tror att det kan kasta ljus över processer på Mars.
'Att använda jorden för att förstå Mars är naturligtvis något vi gör,' sa Garvin och noterade likheterna i erosion på ön och ärr som lämnats av forntida utbrott genom grunda hav på Mars. 'Mars kanske inte har en plats exakt så här, men det visar ändå planetens historia av ihållande vatten.'
Mars är inte utan vulkaner. Faktum är att det är hem för den största vulkanen i solsystemet, nu vilande. Olympus Mons stiger nästan 22 km (13,6 mi eller 72 000 ft) över Mars yta. Det är vulkanernas farfar. Men NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) har hittat fält med mindre vulkaner. Dessa vulkaner kan en gång ha brutit ut i Marshaven, djupt inne i den planetens geologiska förflutna. De överlevande landskapen kunde berätta något om hur dessa forntida vulkaner reagerade på Mars egen aktiva miljö.
