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爆発しない火山の謎についに答えが出る

火山の噴火の力は、上昇するマグマ内に現れるガスの泡の数と、その形成のタイミングに密接に関係しています。科学者たちは長年、ほとんどの気泡はマグマが上昇し、周囲の圧力が低下したときにのみ発生すると信じていました。より深い層では、高圧により溶融岩石中にガスが溶解したままになりますが、圧力が低下すると、これらのガスが逃げて気泡が発生します。気泡が蓄積するとマグマの浮力が増し、上昇速度が速くなり、時には引き裂かれて爆発的に噴火することがあります。 このアイデアは、よくシャンパンのボトルを開けることにたとえられます。ボトルが密閉されると、圧力がかかっているため、二酸化炭素は液体に混合したままになります。コルクを取り除くと圧力が下がり、ガスが泡に分離されます。これらの泡は急速に上昇し、液体を上方に運び、突然のスプレーを生成します。 しかし、この古典的な説明は、特定の火山の挙動を説明するものではありません。ワシントン州のセントヘレンズ山やチリのキザプなどの一部の火山は、マグマがガスを多く含み、爆発性が高いと考えられている場合でも、時折ゆっくりとした穏やかな溶岩流を放出することがあります。チューリッヒ工科大学の科学者を含む国際研究チームは、この長年の謎を説明するのに役立つ新しい要素を特定しました。 第 2 の気泡形成メカニズムとしてのせん断力 最近の論文では 科学、研究者らは、圧力降下だけでなく、せん断力によって上昇するマグマにも気泡が発生する可能性があると報告しています。火山の水路の奥深くで気泡が形成され、成長し始めると、脱出路として機能するより大きな経路に合流することがあります。この早期のガス放出により、マグマが地表に静かに出現することができます。 せん断力を視覚化するには、蜂蜜の入った厚い瓶をかき混ぜることを想像してください。スプーンに最も近い蜂蜜はより速く動きますが、瓶の壁に触れている蜂蜜は摩擦のためによりゆっくりと動きます。同様のことが火山火道でも起こります。壁近くのマグマは中心のマグマよりもゆっくりと移動します。この不均一な動きによって溶岩が効果的に混練され、気泡の発生が促進されます。 「私たちの実験では、圧力が低下していなくても、せん断力によるマグマ内の動きは気泡を形成するのに十分であることが示されました」とチューリッヒ工科大学の火山学およびマグマ岩石学の教授であり、研究の共著者の一人であるオリビエ・バックマン氏は言う。研究チームによると、せん断力が最も強い導管壁付近で気泡が最も発生しやすいという。ある程度の気泡が形成されると、さらに気泡が発生しやすくなります。 「マグマに含まれるガスが多ければ多いほど、気泡の形成と成長に必要なせん断力は小さくなります」とバックマン氏は説明する。 一部の爆発火山が穏やかな流れを放出する理由 新しい発見は、溶存ガスが比較的少ないマグマであっても、せん断によってマグマを急速に押し上げる突然の気泡の急増が発生した場合、強力な爆発を引き起こす可能性があることを示しています。 一方、せん断によって、すでに大量のガスを含んでいるマグマの初期に気泡が発生することもあります。これらの気泡がより広いチャネルに合流すると、圧力が高まる前にガスが逃げます。 「したがって、ガス含有量が高いにもかかわらず、一部の粘性のあるマグマが爆発せずに穏やかに流出する理由を説明できます。この謎は、長い間私たちを困惑させてきました」とバックマン氏は言う。 実験室での実験により、剪断力がどのように気泡を生成するのかが明らかになった これらの内部プロセスがどのように発達するかを調査するために、研究チームは、溶けた岩石に似た濃厚な液体を使用し、二酸化炭素を注入する実験室のセットアップを設計しました。 液体がせん断によって動かされると、力が特定のしきい値を超えると、突然気泡が発生します。初期ガス飽和度がより高い液体では、より多くの気泡を生成するために必要なせん断力がさらに小さくなります。研究チームはまた、既存の気泡が近くにさらなる気泡の形成を促していることも観察した。 科学者たちはこれらの実験結果を火山の挙動のコンピューターシミュレーションと組み合わせました。彼らの分析により、この気泡形成効果は、粘性のあるマグマが導管の壁にこすれ、強いせん断を受ける場合に特に活発であることが示されました。 新しい洞察による火山予測の改善 これらの発見は、活火山が内部でどのように挙動するか、また噴火がどのように始まるかについて重要な新たな視点を提供します。 「火山の危険の可能性をより正確に予測するには、火山モデルを更新し、火道内のせん断力を考慮する必要があります」とバックマン氏は言います。 せん断による気泡の形成を予測モデルに組み込むことで、科学者は噴火のリスクをより正確に評価し、一部の火山が激しく噴火する一方で、他の火山がはるかに静かに溶岩を放出する理由を理解できる可能性があります。 #爆発しない火山の謎についに答えが出る