اندلع بركان تحت الماء في يناير بالقرب من دولة تونغا الواقعة في المحيط الهادئ وأرسل موجات ضغط هائلة تتسابق عبر الغلاف الجوي للأرض ، حيث ضربت الكوكب عدة مرات. أظهرت دراسة جديدة أن آخر بركان تسبب في حدوث مثل هذه التموجات الكبيرة في الغلاف الجوي كان كراكاتو في عام 1883 ، خلال واحدة من أكثر الانفجارات البركانية تدميراً في التاريخ المسجل.
قال المؤلف الأول روبن ماتوزا ، الأستاذ المشارك في قسم علوم الأرض في جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، "كان حدث الموجة الجوية هذا غير مسبوق في السجل الجيوفيزيائي الحديث". ونُشر البحث الخميس (12 مايو) في مجلة Science (يفتح في علامة تبويب جديدة) ، كشف أن نبض الضغط الناتج عن بركان تونجا كانت "قابلة للمقارنة من حيث السعة مع ثوران بركان كراكاتو عام 1883 وعلى ترتيب من حيث الحجم أكبر من ذلك الذي حدث في 1980 جبل سانت هيلين قال ماتوزا لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني "أنه كلما زاد اتساع الموجة ، زادت قوتها.
دراسة ثانية ، تم نشرها أيضًا في 12 مايو في Science (يفتح في علامة تبويب جديدة) ، اقترح أن هذا النبض القوي لا يؤدي فقط إلى هز الغلاف الجوي ، ولكنه أيضًا أرسل تموجات تتسابق عبر المحيط أدناه. في الواقع ، أنتجت الموجات الجوية نيازك تسونامي صغيرة وسريعة الحركة - وهذا يعني سلسلة من الموجات مدفوعة باضطرابات ضغط الهواء - والتي وصلت إلى الشاطئ قبل ساعات من حدوث موجات تسونامي تقليدية مدفوعة بالزلازل ناتجة عن انفجار البركان.
قال تاتسويا كوبوتا ، الزميل الباحث في المعهد القومي للبحوث لعلوم الأرض والمقاومة للكوارث في اليابان والمؤلف الأول للدراسة الثانية. قال كوبوتا لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني:"كان ارتفاع تسونامي" الرائد "... ما يقرب من بضعة سنتيمترات أو نحو ذلك ، على الرغم من أنه يعتمد على الموقع".
انفجار بركاني شديد النشاط
يقع بركان تونجا - الذي يُطلق عليه Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ، أو Hunga فقط - على بعد حوالي 40 ميلاً (65 كيلومترًا) شمال غرب نوكوالوفا عاصمة تونجا. إنه واحد من 12 بركانًا معروفًا تحت الماء في القوس البركاني تونجا كيرماديك ، وهو هيكل جيولوجي يمتد على طول الحافة الغربية للوحة المحيط الهادئ للأرض قشرة وفقًا لبرنامج النشاط البركاني العالمي التابع لمؤسسة سميثسونيان (يفتح في علامة تبويب جديدة).
عندما ثار بركان الهنغاريا في منتصف شهر يناير ، اصطدم عمود الغاز والجزيئات الناتج بالميزوسفير - الطبقة الثالثة من الغلاف الجوي فوق سطح الأرض - مما جعله أكبر عمود بركاني في سجل القمر الصناعي. كمية الطاقة المنبعثة في الثوران كان مشابهًا لما يمكن أن ينتج عن انفجار 4 إلى 18 ميجا طن من مادة تي إن تي ، أو أكثر من 100 قنبلة على نطاق هيروشيما تنفجر في وقت واحد.
بعد الانفجار الذي حطم الرقم القياسي ، شرع ماتوزا وفريق من أكثر من 70 عالمًا من 17 دولة في توثيق موجات الغلاف الجوي التي نتجت عن الانفجار. للقيام بذلك ، قاموا بسحب البيانات من العديد من أنظمة المراقبة الأرضية والمحمولة في الفضاء والتي سجلت اندلاع البركان أثناء تكشفه.
وجد الفريق أنه من بين جميع موجات الغلاف الجوي الناتجة عن الانفجار ، برزت ما يسمى بموجات لامب باعتبارها الأكثر بروزًا. تعمل موجات الحمل على طول سطح الأرض وتشبه الموجات الصوتية من حيث أنها تنتج اهتزازات في الوسط الذي تنتقل عبره. ومع ذلك ، تنتشر موجات الحمل على ترددات منخفضة للغاية ، "حيث تكون تأثيرات الجاذبية تصبح ذات أهمية "، قال ماتوزا.
نادرًا ما يسجل الباحثون موجات لامب ، لأنها تنشأ فقط من انفجارات هائلة في الغلاف الجوي ، على نطاق الانفجارات البركانية الكبيرة والتجارب النووية. قال ماتوزا لـ Live Science:"لا يتم ملاحظتها عادةً في حالة الانفجارات البركانية الصغيرة".
في أعلى ارتفاع لها ، بلغ اتساع موجات الحمل الناتجة عن ثوران هونغغا 280 ميلاً (450 كم) ، مما يعني أنها ضربت الأيونوسفير - طبقة كثيفة من الجسيمات المشحونة كهربائيًا تقع على ارتفاع حوالي 35 إلى 620 ميلاً (60 إلى 1000 كيلومتر) فوق سطح الكوكب. على مدار ستة أيام ، انطلقت هذه الموجات إلى الخارج من موقع البركان ، ودارت حول الأرض أربع مرات في اتجاه واحد وثلاث مرات في الاتجاه الآخر. استنادًا إلى البيانات التاريخية ، أنتج ثوران كراكاتو عام 1883 موجات لامب تدور حول الأرض بنفس العدد من المرات ، حسبما أفاد الباحثون.
تتماشى ملاحظات موجات لامب التي أجراها الفريق مع النماذج السابقة لحدث ثوران هونغيا التي أنتجتها نيدجيليكا شاجار ، أستاذة الأرصاد الجوية النظرية في جامعة هامبورغ ، وزملاؤها. قال أوغار لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني:"لقد تمكنا من محاكاة موجة Hunga Tonga Lamb بعد يومين فقط من الحدث" ، والآن ، قدمت دراسة العلوم الجديدة مزيدًا من التفاصيل حول كيفية انتشار هذه الموجات ، باستخدام قياسات جيوفيزيائية مختلفة.
في دراستهم العلمية الخاصة ، ربط كوبوتا وزملاؤه النقاط بين موجات الحمل هذه وأسرع موجات تسونامي لوحظت بعد ثوران البركان. ووجدوا أن توقيت موجات الحمل وأمواج تسونامي "سابقة" يبدو أنهما متزامنان. المثير للدهشة هو أن هذه الموجات السابقة هبطت على الشاطئ قبل أكثر من ساعتين مما كان متوقعًا لموجات التسونامي التقليدية ، والتي كانت مدفوعة إلى حد كبير بالتشوهات المفاجئة في قاع البحر.
بالإضافة إلى موجات الضأن الضخمة وأمواج تسونامي سريعة الحركة ، أنتج ثوران الهنغاريا أيضًا موجات صوتية بعيدة المدى بشكل لا يصدق وموجات فوق صوتية - مما يعني أن الموجات الصوتية منخفضة التردد للغاية بحيث لا يمكن أن يسمعها البشر ، حسبما أفاد ماتوزا وزملاؤه. قادت الموجات الخروف البارزة المجموعة ، تليها الموجات دون الصوتية ثم الموجات الصوتية المسموعة. بشكل ملحوظ ، تم الإبلاغ عن أصوات مسموعة ، تتكون من "دوي" قصير ومتكرر ، في جميع أنحاء ألاسكا ، على بعد أكثر من 6200 ميل (10000 كم) من ثوران هونغغا.
