世界中の火山学者は、噴火予測の改善につながる可能性を目指して、マグマがつながった火山間を移動する経路を追っています。
アイスランドのファグラダルスフィヤル亀裂系は 2021 年から 2023 年にかけて複数回噴火し、その後はスヴァルツェンギ亀裂系がその場所を占めたようです。
アイスランドガイド
はじめに
1912 年の夏、アラスカ沖の無人島コディアックに黙示録が到来したという知らせがロバート フィスク グリッグスに届きました。翌年、オハイオ大学の植物学者であるグリッグス氏は、数回にわたる島への遠征隊のうちの最初の遠征隊を率い、そこで彼とチームは不穏な光景を垣間見た。それは、コディアック島が1フィートほどの火山灰に覆われていたというものだった。そしてそれは島だけではありませんでした。かつてはカトマイ山と呼ばれる複数の峰を持つ火山だった本土では、煤に覆われた地形から依然として有害なガスが噴出していました。
カトマイ山の周囲には、緑豊かな川の渓谷がありました。グリッグスは後に、測量任務で「何百、いや、何千、文字通り、何万もの煙が立ち上っていた。（中略）蒸気の柱を上げ、それが溶解する前に千フィート上昇するものもあった」と発見したと書いている。何十年もの間泡が立ち、シューシューという音を立てていたこの場所は、今でも「一万本の煙の谷」と呼ばれています。
グリッグスとその仲間の探検隊は、20 世紀で最も多産な火山活動の余波の中を歩いていました。この火山活動は、太平洋岸北西部の大部分をオニキスの雪で覆い尽くした 60 時間の熱狂でした。噴火によって放出されたエアロゾルは大気中に長期間残留したため、北半球の平均気温は 1 年以上にわたって 1 ℃ 低下しました。
この噴火は空を冷やし、谷のネットワーク全体を焦がしただけではありませんでした。また、カトマイ山の 3 つの山頂のうち 2 つが深さ 1 キロメートル、直径 2.5 キロメートルの単一の穴に崩壊しました。その時、何が起こったのかは明らかだったように思えた。カトマイはマグマのほとんどを放出し、その後に巨大な裂け目を残したのだ。
しかし、真実は必ずしも明らかではありません。 1950 年代、カリフォルニア大学バークレー校の地質学者ガーニス カーティスがカトマイとその周辺の詳細な地質図を作成したところ、噴火は崩壊した火山の頂上からではなく、西に 10 キロ離れた地殻のこれまで見たことのない開口部から発生したことが明らかになりました。
広範なフィールドワークの後、科学者たちは、この開口部がカトマイのマグマを盗んだため、カトマイの3分の2が消滅したという結論に達した。火山は常に独立して活動し、溶融した噴火可能な岩石を独自に供給すると考えられていたため、この考えは物議を醸した。しかし、カトマイとノヴァルプタと呼ばれるオープニングは、火山がつながっている、または「結合」している可能性があるという最初の本当の手がかりを提供しました。
1912 年の噴火の際、コディアックの町は 100 m の火山灰に埋もれました。
ワシントン大学 (ウィキメディア コモンズ経由)
過去 10 年間、一連のセンサーと技術の向上と科学的理解の強化により、研究者たちはハワイからギリシャ、日本からアイスランドに至る他の結合火山を特定しました。ワシントン D.C. にあるカーネギー サイエンスの火山学者、ダイアナ ローマン氏は、それぞれの結合は独特ですが、基本的に、結合した火山は「互いに対話しているようだ」と述べています。科学者は研究を続けることで、彼らの発言に耳を傾けることを学んでいきます。
サイドステップ
マグマは、特に地獄のスープのようなもの、つまり固体の結晶と溶けたガスを含んだ岩石の熱い混合物であると考えてください。スープのように、さまざまな味があります。場合によっては、シリカという化合物がたっぷり含まれていて、油のように粘っこくなります。時々、シリカが軽くて、熱い蜂蜜のようにとろとろになることもあります。マグマが地表に突き出ると、通常、それは溶岩と呼ばれます。
成分が何であれ、マグマは自然に浮力があります。マイアミ大学の地球物理学者フォーク・アメルング氏は、一般に「マグマは上に向かうはずだ」と述べた。しかし、ノヴァルプタのマグマ窃盗行為は、溶けた岩石が科学者が認識しているよりも敏捷である可能性があるという最初のヒントを提供した。オックスフォード大学の火山学者、デビッド・パイル氏は、「私たちはマグマがどのように深部から地表に到達するかを考えるのに忙しすぎて、問題を一次元に切り詰めてしまったのかもしれません」と述べています。
1950年代、研究者らは噴火による降灰の地図を作成した際、1912年の大災害の原因がカトマイではないことを発見した。火山灰はカトマイの周囲に同心円状のパターンを形成するのではなく、ノヴァルプタを取り囲みました。
マーク・ベラン/クアンタ・ マガジン
さらなる証拠は、カトマイで発見された安山岩とデイサイトと呼ばれる火山岩の研究で明らかになった。それらはノバルプタから吹き出されたものと同じ化学組成を持っていた。 「これは完璧に一致しています」とアラスカ大学フェアバンクス校の火山学者で自然災害研究者のジョン・アイケルバーガー氏は言う。さらに、カトマイの崩壊中に除去された岩石の体積は、ノバルプタから押し出された岩石の体積とほぼ正確に同じでした。
地質学者らは現在、カトマイ地下のマグマがノヴァルプタに出現する前に数キロ横に移動したと考えている。 「ノヴァルプタとカトマイの間に直接的なつながりがあることに疑いの余地はありません」とアイケルバーガー氏は語った。
しかし、なぜマグマがこの方向に移動したのかは誰にもわかりません。アイヒェルバーガー氏は、この状況は地下の加圧流体が新しい開口部から自然に流出する自噴井での活動に少し似ているのではないかと述べた。この場合、ノバルプタの開口部はおそらく地殻を突き破って上昇するマグマの不正な流れによって形成されたと考えられます。これにより低圧水路が開き、カトマイ自身のマグマがそれに向かって横に移動しました。
この噴火は最新の機器で監視されていなかったため、科学者たちは何が起こったのかについて最善の推測をすることしかできません。マグマが結合した火山間を移動する可能性があるという一連の証拠を蓄積するには、ハイテク センサーを使用してプロセスをリアルタイムで捕捉する必要があります。
2014 年、彼らはまさにそれを行いました。
1912 年にカトマイ山の頂上が部分的に崩壊し、クレーターが残されました。
スティーブン・プロラック/アラミー
コールド接続
アイスランドは火山の浮遊要塞です。その理由の一部は、この国が 2 つの分岐するプレートの境界の上に位置しているためです。常に 2 つに引っ張られ続けています。
2014 年、大釜の形をしたバルザルブンガ火山の下で地震が急増し、噴火が差し迫っていることを示唆しているようでした。しかし、地震はバルザルブンガから遠ざかり、最終的には 45 キロメートル離れたホルフラウンという名前の場所にある別の火山、アスクジャの領域にあるいくつかの亀裂から溶岩が噴出しました。
マグマが火山から火山へとこれほど遠くまで移動する様子を科学者らが観察したのはこれが初めてだった。これは「マグマが横方向に移動するには非常に長い道のりです」と、アイスランド気象庁の火山、地震、変形部門の責任者であるクリスティン・ヨンスドッティル氏は述べています。
2020年までに、この島国の別の地域であるレイキャネス半島が揺れ始めた。科学者たちはこの地域にセンサーを点在させ、マグマの地下移動を驚くべき精度で追跡できるようにした。彼らは、マグマが地殻を突き破る音を記録できる地震計と、地面の形状の変化を測定する機器を使用しました。
設置完了後間もなく、半島のファグラダルスフィヤル亀裂システムが約 8 世紀ぶりに活性化しました。 2021 年から 2023 年にかけて繰り返し噴火しました。その後、2023 年末には、スヴァルツェンギと呼ばれる別の亀裂システムが引き継ぎました。ファグラダルスフィヤルが沈黙している間、数か月ごとに噴火が発生しました。
2021 年、アイスランドのファグラダルスフィヤットル火山から煙と溶岩が噴出。
ローワン城/アラミー
「彼らは同時に何かをすることは決してありません」とヨンスドッティル氏は語った。 「彼らがそのように順番を変えるとは…非常に疑わしいです。」バルザブンガとアスクジャと同じように、ファグラダルスフィヤルとスヴァルツェンギも結合しているようでした。
地球の半分離れたところで、別の科学者がこれらのマグマのつながりを地図に変えるツールの開発に取り組んでいました。
ホット・オン・ザ・トレイル
何十年もの間、科学者たちは地震を利用してマグマを追跡してきましたが、その研究は時間がかかり、不正確なことが多かったです。最近まで、科学者は地震記録のグラフを手動で読み取って揺れを特定し、そのデータを使用して揺れを引き起こしたマグマの動きを追跡することしかできませんでした。より微細な地震の多くは背景ノイズに埋もれており、人間の目には見えませんでした。
2010 年代、カリフォルニア工科大学の地球物理学者であるザック・ロスは、地震発見プロセスを改善したいと考えていました。彼は、10 年にわたってカリフォルニア全土で記録されたさまざまな地震のシンフォニーを対象に機械学習プログラムをトレーニングしました。最終的に、プログラムは人間主導の地震調査で発見できたよりも 10 倍多くの揺れを特定しました。その結果、カリフォルニア全土で、これまで目に見えなかった断層ネットワークが花火のように輝き始めました。
次に、ロス氏は、ハワイからのデータを使用して、より高度な新しいバージョンの地震発見アルゴリズムを試しました。ハワイにはアイスランドと同様に火山がたくさんあります。そして、多くは絶滅したか休眠状態ですが、そのうちの 2 つ、キラウエアとマウナ ロアは依然として破壊的で致命的な噴火を起こす可能性があります。
火山学者らは主に、キラウエアとマウナロアが独立して活動しているのではないかと疑っていた。噴出した溶岩の化学的性質はこれ以上ないほど異なっており、一方の噴火が他方にも影響を与える可能性を示唆する説得力のある証拠はありませんでした。
2019年、パハラの町の地下深く、キラウエア付近で地震活動の大渦が発生した。ロス氏は、揺れの記録をアルゴリズムに入力して 3D マップを生成しました。その過程で、彼は巨大な通路システムを発見しました。
2001 年、サントリーニ島の火山クレーターを訪れるハイカーたち。
ロルフシュタイナー、ウィキメディア コモンズ経由
このマグマ循環系の中心には、パハラシル複合体と呼ばれる一連の水平貯留層がありました。これらの貯水池から 2 つの動脈が分岐し、1 つはキラウエアに、もう 1 つはマウナ ロアに達していました。 「私のオフィスで初めてそれを見たとき、全員がどのように反応したかをはっきりと覚えています」とロス氏は語った。 「かなり衝撃的でした。」
両者はより深いマグマ源を共有しているが、化学的に異なる 2 種類の溶岩を噴出させたという考えは、人々を「非常に不快にさせた」とローマン氏は語った。しかし、地震の証拠を無視することはできませんでした。それらは結合しているようです。
それらの結合は、他の結合火山の結合と比較して、より気まぐれで変化しやすいように見えます。アイスランドの火山のように、ハワイの火山も時々、順番に噴火します。これは、一方の火山が共有源からマグマを積極的に採取し、もう一方の火山には抽出できるものがあまり残っていないことが原因である可能性があります。しかし、両方が同時に噴火する場合もあります。これは、これらの火山を繋ぐマグマの中心部が多量のマグマで満たされ、両方の火山が「ジュースになる」ためである可能性がある、とローマン氏は言いました。
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サントリーニ島は、激しい火山活動の過去を持つ C 字型のギリシャの島です。紀元前約 1600 年に起きた最も壊滅的な火山の噴火は、海洋文明のミノア文明の終焉をもたらしました。現在、2 つの小さな新しい火山が湾から成長しており、コロンボと呼ばれる別の火山は、恐ろしい津波と窒息ガスの雲を引き起こす可能性があり、すぐ沖合の水中に潜んでいます。
当然のことながら、この地域は科学者によって包括的に監視されています。 2024 年、Multi-Marex と呼ばれるドイツとギリシャの新しいベンチャー企業が、サントリーニ島周辺の陸地だけでなく海底にもセンサーの層を設置し始めました。ウッズホール海洋研究所の火山学者ジョナス・プレイン氏は、この努力はほぼ即座に成果を上げたと語った。偶然にも、2025 年 1 月末、この地域は震え始めました。
サントリーニ島では大地震が発生し、住民の多くが噴火を恐れて避難した。 「住民はとても心配していました」とプラインさんは語った。しかし数週間後、地震は収まった。同時に、サントリーニ島とコロンボも縮小しました。
何が起こったのでしょうか？エーゲ海の地殻構造は乱雑で、縦横に交差する断層と無数の火山が存在しており、深層で何が起こっているのかを解明するのは非常に困難です。しかし、機械学習を利用してマルチマレックスのデータを分析した科学者たちはすぐに説明を導き出しました。マグマの流れが深いところから地表下わずか 3 キロメートルほどまで上昇したのです。マグマには地表まで突き抜けるほどの勢いはありませんでしたが、溶岩の一部を他の場所から借りてきたようでした。
地殻にある別のマグマ溜まりは、コロンボに供給されると考えられていたが、その埋蔵量が流出するにつれて縮小した。これは確かに火山結合の別のケースのように見えました。そしてチームは、理解の向上がサントリーニ島とコルンボの将来の火山活動のより正確な予測につながることを望んでいます。
ギリシャやハワイ、そして中央アフリカや日本などの他の場所で、研究者らは次の一連の結合火山を探しており、それらの火山が交代や同時噴火など、さまざまな関連した挙動を示す可能性があることがわかっている。彼らは現在、結合した火山が必ずしも同じ種類の溶岩や同じ種類の噴火を生成するとは限らないことを知っています。そして彼らは、マグマが地表に到達するまでにどれだけの距離を移動するのか、そして結合した火山間のつながりがどれほど深いのかを過小評価してはいけないことを知っています。
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