Kan man tage trykket af vulkaner?
En læser vil vide, om man kan tage trykket af en vulkan, så den ikke går i udbrud. Vi snakker med en forsker om sagen.
vulkan, vulkanudbrud, etna tryk lava

Etna er gået i udbrud, men kan man egentlig gøre noget for at stoppe det? Desværre ikke, siger forsker. (Foto: Shutterstock)

Vores læser Kent Sørensen er fascineret af vulkaner. Specielt kan han godt lide dem, som får jorden til at ryste og samtidig spyer ild og røg, som var de gigantiske jordbundne drager.

Kent undrer sig dog over, at der bliver ved med at komme flere af dem – vulkaner altså og ikke drager.

Ifølge Kent burde de vulkanudbrud, der har været siden tidernes morgen, have taget trykket af Jordens indre, så at sige, så der ikke længere kommer flere vulkanudbrud.

Sådan forholder det sig åbenlyst ikke. Blandt andet er Etna i Italien vågnet op her i starten af 2017 efter at have sovet det meste af 2016 væk.

Kent har derfor sat sig til tasterne og skrevet ind til Spørg Videnskaben for at få en forklaring.

»Med alle de vulkanudbrud, der har været, hvorfor mindskes trykket ikke inde i Jorden, så de holder op med at gå i udbrud?« skriver Kent i sin mail til os.

Tryk skaber ikke vulkanudbrud

Her på redaktionen finder vi tanken om at tage trykket af verdens vulkaner interessant, og vi har derfor sendt Kents spørgsmål direkte videre i retning af Paul Martin Holm, der er lektor ved Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning på Københavns Universitet og forfatter til en bog om netop vulkaner.

Forskel på lava og magma

Lava hedder magma, så længe det findes nede i jorden. Først når det render ud på Jordens overflade eller bliver kastet ud af en vulkan, kalder man det for lava.

Ifølge Paul Martin Holm kan man dog ikke tage trykket af en vulkan, for det er ikke sådan, at et stort tryk fra dybt nede under jordens overflade presser magma op, sådan som Kent øjensynligt forestiller sig.

I stedet er det fysiske processer i selve magmaet og magmaets interaktioner med dets omgivelser, der får det til at stige mod overfladen, og det tryk kan man ikke sådan uden videre fjerne.

»Hovedårsagen, til at magma stiger op gennem jordskorpen, er, at det har en lavere massefylde end omgivelserne, som det stiger op gennem. Der findes altså slet ikke et nedefra-kommende tryk, som presser magmaet op, og som man kunne tage trykket af ved at skrue på en eller anden smart ventil, sådan som jeres læser forestiller sig,« fortæller Paul Martin Holm.

Magma skaber selv trykket

Kan man så gøre andet for at forhindre vulkanudbrud i at ske? Det kan Kent passende spørge sig selv om, men for at kunne svare på det spørgsmål, er det nødvendigt først at forstå, hvordan vulkaner og vulkanudbrud i det hele taget fungerer.

Lad os starte med magmaet:

  • Magma bliver dannet dybt nede i Jorden og stiger op gennem Jordens skorpe, indtil det til sidst kommer op til overfladen i et vulkanudbrud.
  • At magma overhovedet stiger op gennem Jordens skorpe skyldes, at magma er flydende og har lavere massefylde end stenmaterialet i omgivelserne.
  • Når noget har lavere massefylde end noget andet, vil det så vidt muligt forsøge at komme opad, og det gør magma også.
  • Det bevæger sig dog ikke op gennem et eller andet overdimensioneret sugerør, der er stukket ned i Jorden, men baner sig i stedet langsomt vej op gennem små sprækker, som det selv danner i undergrunden, typisk fra mellem 50 og 100 kilometer nede.

»Den opdrift vil finde sted, så længe magmaet er flydende og har en lavere massefylde end omgivelserne. Det skaber et opadrettet tryk, og det tryk kan man ikke gøre noget ved,« siger Paul Martin Holm.

Umuligt at tage trykket af vulkan

Skulle man gøre noget ved det opadgående tryk, som tager magmaet til Jordens overflade, skulle man ifølge Paul Martin Holm køle magmaet ned ved eksempelvis at pøse vand på det, mens det var nede under Jorden og på den måde få magmaet til at størkne.

vulkan kort vulkanaktivitet jordkappe kontinentalplader smeltepunkt magma

Magma stiger op til Jordens overflade bestemte steder på kloden. Det drejer sig blandt andet om zoner, hvor Jordens kontinentalplader glider fra hinanden, eller hvor plader glider mod hinanden. Når to plader glider mod hinanden, vil den ene dykke ned i kappen, og hvis det drejer sig om en oceanplade, kommer der vand ind i Jordens kappe, hvilket sænker kappens smeltepunkt, så magma bliver dannet. På kortet kan du se, hvor i verden der findes zoner med særlig høj vulkanaktivitet. (Kort: Eric Gaba, Wikimedia Commons)

Forskeren har dog vært ved at se, hvordan det skulle foregå i praksis.

For det første er masserne af magma så store, at det ville kræve vanvittigt meget vand at køle det ned, og for det andet er mere eller mindre umuligt at grave sig ned til magmaet for at hælde vand på det.

»Magmaet ligger jo ikke bare og venter på, at man smider vand på det, og borede man sig først ned til det, ville det jo skynde sig at stige op gennem det hul, man borede. Nej, det kan ikke lade sig gøre at køle magmaet ned og derved stoppe det,« siger Paul Martin Holm.

»Til gengæld vil magma i mange tilfælde ikke have opdrift nok til at nå overfladen, men lejrer sig nogle kilometer nede i skorpen og køler af der, mens det krystalliserer. Meget magma kommer således slet ikke i udbrud.«

Vand får magma til at eksplodere

En anden egenskab ved magma påvirker også dets opadgående drift mod Jordens overflade.

Foruden at være flydende og i sig selv lettere end omgivelserne bliver der dannet små bobler af vand i magmaet, som gør dets massefylde endnu mindre og sætter yderligere skub på opaddriften.

Magma består af alle mulige stoffer, herunder vand, som under det enorme tryk dybt nede er opløst i magmaet. I takt med at magmaet stiger op, mindskes trykket, og vandet afgives og kommer ud i magmaet som bobler.

Er magmaet meget flydende, kan boblerne uden større problemer bevæge sig mod magmaets overflade og forsvinde ud i omgivelserne, men hvis magmaet er meget sejt, sidder boblerne fast, og det gør, at magmaet blot bliver lettere og lettere og stiger hurtigere og hurtigere mod overfladen.

»Det er en selvforstærkende effekt. Magmaet bevæger sig til sidst meget hurtigt mod overfladen, og på et tidspunkt bliver trykket på magmaet så lavt, at boblerne udvider sig eksplosivt og flår magmaet i stykker i et eksplosivt vulkanudbrud,« forklarer Paul Martin Holm.

Sej magma er mere eksplosiv

Supervulkanen Toba

Toba var et såkaldt supervulkanudbrud på Sumatra, der gik i udbrud for 75.000 år siden. Vulkanudbruddet var så kraftigt, at hele kloden blev sendt ud i en op til 10 år lang vinter, og Jorden oplevede en generel nedkøling i 1.000 år efterfølgende.

Toba var et af de største vulkanudbrud, som vi kender til, og under udbruddet kastede vulkanen 2.800 kvadratkilometer materiale op i luften og efterlod et hul i Jorden på 100 kilometer gange 30 kilometer, der i dag udgør Tobasøen.

Meget eksplosive vulkanudbrud skyldes således meget sej magma med et stort indhold af vand, som eksploderer ved Jordens overflade.

Denne type vulkanudbrud har gjort sig mest bemærket i historien og tæller navne som Toba, der med et gigantisk vulkanudbrud for 75.000 år siden sendte hele kloden ud i en global vinter, der varede op imod 10 år (Se faktaboks).

Mount St. Helen, der sprang i luften i 1980, var også forårsaget af et eksplosivt vulkanudbrud, som lagde en hel skov ned samt tog livet af 39 mennesker.

»Her ville det være rart, hvis man kunne tage boblerne ud af magmaet og dermed reducere deres potentiale for at springe i luften, men det lader sig desværre heller ikke gøre,« siger Paul Martin Holm.

Ingen nært forestående supervulkaner

Paul Martin Holm fortæller, at der på nuværende tidspunkt ikke er nogle indikationer af, at der er nogle supervulkanudbrud under opsejling.

Imidlertid kender forskere til store mængder magma i et stort magmakammer under Yellow Stone National Park.

Fra dette vulkansystem var der supervulkanudbrud for 1,8, 1,2, og 0,6 millioner år siden, og området er under alvorlig vukanologisk overvågning.

»Vi kan intet gøre for at forhindre et vulkanudbrud andet end at forsøge at evakuere befolkningen i den umiddelbare nærhed, hvis det sker« siger Paul Martin Holm

Letflydende magma eksploderer ikke

Er magmaet meget flydende og ikke som det seje magma, kan vandet forsvinde fra magmaet undervejs mod overfladen, og så glider lava stille og roligt ud på Jordens overflade fremfor at blive kastet op i luften og ud til alle sider, som var det indholdet i en anden nytårsfontæne.

Denne mere rolige type vulkanudbrud finder man blandt andet på Hawaii, hvor lavaen glider dovent langs glohede floder af smeltet sten, indtil den rammer havet i et inferno af ild og damp.

Denne type vulkanudbrud kan man heller ikke stoppe, mens magmaet stadig er i jorden, men man kan ifølge Paul Martin Holm forsøge at gøre noget ved det, efter udbruddet er startet.

»Man prøver blandt andet at grave kanaler til lavaen eller dirigere den på anden måde ved at kaste vand på den varme lava og derved få den til at køle ned. Hvis vulkanudbruddet er eksplosivt, har man ikke en chance for at gøre noget ved det,« siger han.

Sej magma dannes i magmakammer

Om magmaet er sejt eller meget flydende kommer helt an på, hvordan det stiger op.

Magma dannes ofte i 50 til 100 kilometers dybde forskellige steder på Jorden, hvorfra den stiger op gennem Jordens kappe.

Som udgangspunkt er alt magma letflydende.

På et tidspunkt når magmaet så langt op i Jordens skorpe, at det har samme massefylde som omgivelserne. På dette tidspunkt stopper magmaet med at stige og samler sig i et såkaldt magmakammer, hvilket typisk befinder sig mellem en og 10 kilometer nede i Jorden.

I magmakammeret begynder magmaet at køle ned og krystallisere langs de køligere sider i kammeret, og ved denne krystallisation kan magmaet overgå fra at være meget flydende til at være meget sej.

Samtidig bliver magmaets massefylde igen lavere, og den glødende masse begynder igen at stige op gennem jordskorpen.

»Jo længere tid og jo mere udviklet magmaet bliver i magmakammeret, jo sejere bliver det, og jo mere tilbøjeligt bliver det til at stige op. Er det rigtig sejt, stiger det hurtigt for til sidst at ende i et ordentlig brag,« forklarer Paul Martin Holm.

Tak for spørgsmålet

Vi håber, at Kent føler, at han kunne bruge svaret til noget.

Vi takker i hvert fald for spørgsmålet og kvitterer med en af vores magma-røde Spørg Videnskaben-T-shirts.

Vi takker også Paul Martin Holm for at hjælpe os med et svar.

Du kan som altid stille spørgsmål til videnskaben ved at skrive ind til os på sv@videnskab.dk.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud