Πώς επιστήμονες ανακατασκεύασαν την ιστορική ηφαιστειακή έκρηξη του Κολούμπου

Την ιστορική υποθαλάσσια έκρηξη του ηφαιστείου Κολούμπου στο Αιγαίο, που συνέβη το 1650 προκαλώντας ένα καταστροφικό τσουνάμι, ανακατασκεύασαν ερευνητές του γερμανικού ινστιτούτου GEOMAR σε συνεργασία με το Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών και το Πανεπιστήμιο του Αμβούργου. Η τρισδιάστατη απεικόνιση έδωσε νέα στοιχεία για το συμβάν και ανοίγει νέους δρόμους για την παρακολούθηση των ηφαιστειακών εκρήξεων.

Η ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής του Γιενς Κάρστενς από το Κέντρο Ωκεάνιων Ερευνών GEOMAR Helmholtz του Κιέλου, εξερεύνησε τον υποθαλάσσιο κρατήρα του Κολούμπου με μηχανήματα σύγχρονης τεχνολογίας απεικόνισης και ανακατασκεύασαν τα ιστορικά γεγονότα χρησιμοποιώντας για πρώτη φορά τρισδιάστατα σεισμικά προφίλ. Τα συμπεράσματα δημοσιεύονται στο περιοδικό «Nature Communications».

Η τρισδιάστατη απεικόνιση κατά τη συγκεκριμένη έρευνα κατέδειξε ότι ο κρατήρας είχε διάμετρο δυόμιση χιλιομέτρων και βάθος 500 μέτρων, γεγονός που υποδηλώνει μια πραγματικά μαζική έκρηξη, ενώ τα σεισμικά προφίλ αποκάλυψαν επίσης ότι η μία πλευρά του κώνου είχε παραμορφωθεί σοβαρά.

Η έκρηξη ήταν ορατή στη Σαντορίνη για αρκετές εβδομάδες. Τον Σεπτέμβριο του 1650 οι άνθρωποι ανέφεραν ότι το χρώμα του νερού είχε αλλάξει και το νερό έβραζε. Περίπου επτά χιλιόμετρα βορειοανατολικά της Σαντορίνης ένα υποθαλάσσιο ηφαίστειο είχε αναδυθεί από τη θάλασσα και άρχισε να εκτοξεύει πυρακτωμένους βράχους. Σύννεφα καπνού σκοτείνιαζαν τον ουρανό και μπορούσαν να παρατηρηθούν φωτιές και αστραπές. Στη συνέχεια, το νερό υποχώρησε ξαφνικά για να ορμήσει προς την ακτογραμμή λίγα λεπτά αργότερα «χτυπώντας» την με κύματα ύψους έως και 20 μέτρων. Ένας τεράστιος κρότος ακούστηκε σε απόσταση άνω των 100 χιλιομέτρων, ελαφρόπετρα και τέφρα έπεσαν στα γύρω νησιά και ένα θανατηφόρο σύννεφο δηλητηριωδών αερίων στοίχισε τη ζωή σε αρκετούς ανθρώπους στη Σαντορίνη.

Τρισδιάστατο σεισμικό σύνολο δεδομένων του ηφαιστείου Κολούμπο, που δείχνει τις αποθέσεις της έκρηξης του 1650 (η πορτοκαλί ημιδιαφανής επικάλυψη) και τον κρατήρα που σχηματίστηκε από μια μεγάλη έκρηξη. Credit: Karstens et al. 2023

Οι λεπτομέρειες της ιστορικής έκρηξης συγκεντρώθηκαν και δημοσιεύθηκαν από έναν Γάλλο ηφαιστειολόγο του 19ου αιώνα, ενώ υπάρχουν και ιστορικές περιγραφές από τους κατοίκους του νησιού. Πώς όμως προέκυψαν αυτά τα καταστροφικά γεγονότα;

Για να δώσει απαντήσεις, η ερευνητική ομάδα μελέτησε τον ηφαιστειακό κρατήρα του Κολούμπου με ειδικά μηχανήματα θαλάσσιας τεχνολογίας. «Θέλαμε να καταλάβουμε πώς προέκυψε το τσουνάμι εκείνη την εποχή και γιατί το ηφαίστειο εξερράγη τόσο βίαια», σημειώνει ο Γιενς Κάρστενς.

Στη συνέχεια, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε τρισδιάστατες σεισμικές μεθόδους για να δημιουργήσει μια 3D εικόνα του κρατήρα, το ρηχότερο τμήμα του οποίου βρίσκεται 18 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του νερού.

Η τρισδιάστατη σεισμική απεικόνιση είναι μια γεωφυσική τεχνική που εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι τα ηχητικά κύματα ανακλώνται μερικώς στα όρια των στρωμάτων. Αυτό καθιστά δυνατή τη δημιουργία προφίλ διατομής των γεωλογικών δομών κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας. Σε αντίθεση με τα δισδιάστατα σεισμικά ανάκλασης, τα 3D θαλάσσια σεισμικά ανάκλασης χρησιμοποιούν πολλαπλά καλώδια μέτρησης (δέκτες) που ρυμουλκούνται παράλληλα πίσω από το ερευνητικό σκάφος. Το αποτέλεσμα είναι μια τρισδιάστατη εικόνα, γνωστή ως σεισμικός όγκος, η οποία μας επιτρέπει να κοιτάξουμε κάτω από τον πυθμένα και να αναλύσουμε λεπτομερώς τη γεωλογία της περιοχής.

Η τρισδιάστατη απεικόνιση κατά τη συγκεκριμένη έρευνα κατέδειξε ότι ο κρατήρας είχε διάμετρο δυόμιση χιλιομέτρων και βάθος 500 μέτρων, γεγονός που υποδηλώνει μια πραγματικά μαζική έκρηξη, ενώ τα σεισμικά προφίλ αποκάλυψαν επίσης ότι η μία πλευρά του κώνου είχε παραμορφωθεί σοβαρά.

Στη συνέχεια οι ερευνητές αποφάσισαν να συγκρίνουν τους διάφορους μηχανισμούς που θα μπορούσαν να έχουν προκαλέσει το τσουνάμι με τις ιστορικές μαρτυρίες αυτοπτών μαρτύρων. Όπως εξηγεί στο ΑΠΕ-ΜΠΕ η αναπληρώτρια καθηγήτρια του ΕΚΠΑ και μία από τους συγγραφείς της μελέτης, Εύη Νομικού, διαπιστώθηκε ότι «μόνο ο συνδυασμός μιας κατολίσθησης ακολουθούμενης από μια ηφαιστειακή έκρηξη θα μπορούσε να εξηγήσει το τσουνάμι». «Η έκρηξη από μόνη της δεν μπορεί να εξηγήσει τη δημιουργία του τσουνάμι. Ωστόσο, όταν η κατολίσθηση συμπεριλήφθηκε στις προσομοιώσεις, τα δεδομένα συμφωνούσαν με τις ιστορικές παρατηρήσεις», προσθέτει η ίδια.

Η μελέτη παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για την ανάπτυξη προγραμμάτων παρακολούθησης της ενεργού υποθαλάσσιας ηφαιστειακής δραστηριότητας, όπως το πρόγραμμα «Santory», με επικεφαλής την κ. Νομικού.

«Ελπίζουμε να μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε τα αποτελέσματά μας για την ανάπτυξη νέων προσεγγίσεων για την παρακολούθηση των ηφαιστειακών αναταραχών. Το όνειρό μας είναι να δημιουργήσουμε ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης, συλλέγοντας δεδομένα σε πραγματικό χρόνο. Τώρα έχουμε τοποθετήσει καινοτόμους υποθαλάσσιους αισθητήρες στο ενεργό υδροθερμικό πεδίο του Κολούμπου και τα δεδομένα συλλέγονται κάθε έξι μήνες», επισημαίνει η κ. Νομικού.