Vulkani su poznati po svojoj destruktivnoj snazi. Zapravo, malo je prirodnih sila koje bi se našle u suparnosti, bilo bi sjajno ili su ostavile velik utjecaj na ljudsku psihu. Tko nije čuo za Mt. Vezuv eruptira i zakopa Pompeje? Tu je i minojska erupcija, erupcija koja se dogodila u 2. tisućljeću prije Krista na otoku Santorini i opustošila tamošnje Minojsko naselje.
U Japanu, na Havajima, u Južnoj Americi i širom Tihog okeana, nebrojeno je mnogo slučajeva erupcije koji uzimaju grozan danak. A tko može zaboraviti moderne erupcije poput brda St. Helens? No, bi li vas iznenadio podatak da unatoč svojoj destruktivnoj snazi, vulkani zapravo dolaze sa svojim udjelom koristi? Od obogaćivanja tla do stvaranja novih kopnenih masa, vulkani su zapravo proizvodna sila.
Obogaćivanje tla:
Erupcije vulkana rezultiraju raspršivanjem pepela po širokim područjima oko mjesta erupcije. Ovisno o kemiji magme iz koje je izbio, ovaj pepeo sadržavat će različite količine hranjivih tvari u tlu. Iako su u magmi najzastupljeniji elementi silicijev dioksid i kisik, erupcije također rezultiraju oslobađanjem između ostalog vode, ugljičnog dioksida (CO²), sumpornog dioksida (SO²), vodikovog sulfida (H²S) i klorovodika (HCl).
Uz to, erupcije oslobađaju dijelove stijene, poput potolivina, pirokksena, amfibola i feldsprata, koji su zauzvrat bogati željezom, magnezijem i kalijem. Kao rezultat toga, regije koje imaju velika ležišta vulkanskog tla (tj. Padine planina i doline u blizini mjesta erupcije) prilično su plodna. Na primjer, veći dio Italije ima loša tla koja se sastoje od vapnenačkih stijena.
Ali u regijama oko Napulja (nalazište planine Vesuvius) postoje plodna područja koja su stvorena vulkanskim erupcijama prije 35.000 i 12.000 godina. Tlo na ovom području je bogato jer vulkanska erupcija taloži potrebne minerale koji se potom istroše i razgrade kišom. Kad se apsorbiraju u tlo, oni postaju stalna opskrba hranjivim tvarima za život biljaka.
Havaji su drugo mjesto na kojem je vulkanizam doveo do bogatog tla, što je zauzvrat omogućilo nastajanje uspešnih poljoprivrednih zajednica. Između 15. i 18. stoljeća na otocima Kauai, O'ahu i Molokai uzgoj usjeva poput tarosa i slatkog krumpira omogućio je uspon moćnih poglavarstava i procvat kulture koju danas povezujemo s Havajima.
Vulkanske kopnene formacije:
Osim razbacivanja pepela po velikim površinama zemlje, vulkani također guraju materijal na površinu što može rezultirati stvaranjem novih otoka. Na primjer, cijeli havajski lanac otoka stvoren je stalnim erupcijama jednog vulkanskog žarišta. Tijekom više stotina tisuća godina, ti su vulkani provalili površinu oceana postajući opskrbljeni otoci, a odmor odmori tijekom dugačkih morskih putovanja.
To je slučaj na cijelom Tihom oceanu, bili su otočni lanci poput Mikronezije, Otoka Ryukyu (između Tajvana i Japana), Aleutskih otoka (uz obalu Aljaske), Marianskih otoka i Bismark-ovog arhipelaga koji su formirani duž lukova koji su paralelne su i blizu granice između dviju tektonskih ploča koje se konvergiraju.
Slično je i s Mediteranom. Duž Helenskog luka (u istočnom Sredozemlju) vulkanske erupcije dovele su do stvaranja Jonskih otoka, Cipra i Krete. Južni egejski luk u blizini u međuvremenu je doveo do formiranja Aegine, Methane, Miloša, Santorinija i Kolumba, te Kosa, Nisyrosa i Yalija. A na Karibima vulkanska aktivnost dovela je do stvaranja antičkog arhipelaga.
Tamo gdje su se formirali ovi otoci, jedinstvene vrste biljaka i životinja evoluirale su u nove oblike na tim otocima, stvarajući uravnotežene ekosustave i vodeći do novih razina biološke raznolikosti.
Vulkanski minerali i kamenje:
Još jedna prednost vulkana su dragocjeni dragulji, minerali i građevinski materijali koji erupcije stavljaju na raspolaganje. Na primjer, kamenje poput bućinog vulkanskog pepela i perlita (vulkansko staklo) minirano je za razne komercijalne svrhe. Oni uključuju djelovanje kao abraziva u sapunima i kućnim čistačima. Vulkanski pepeo i pepel se također koriste kao lagani agregat za pravljenje cementa.
Najfinije vrste ovih vulkanskih stijena koriste se u metalnim lakovima i za obradu drveta. Usitnjena i mljevena mahuna koriste se i za izolaciju od slobodnog punjenja, za filtriranje, za perad na đubrištu, za klimatizaciju tla, za uklanjanje spojeva, za nošenje insekticida i za oblaganje autocesta.
Perlit se koristi i kao agregat u gipsu, jer se brzo zagrijava prilikom zagrijavanja. I u prefabrikovanim zidovima koristi se i kao beton u obliku agregata. Drobljeni bazalt i diasbase također se koriste za metalne cestove, željeznički balast, krovne granule ili kao zaštitni aranžmani za obalu (riprap). Agregat bazalta i dijabaze visoke gustoće koristi se u betonskim štitima nuklearnih reaktora.
Stvrdnuti vulkanski pepeo (zvan tuf) čini posebno jak, lagan građevinski materijal. Stari Rimljani kombinirali su tuf i vapno, kako bi napravili snažni, lagani beton za zidove i zgrade. Krov Pantheona u Rimu napravljen je od ove vrste betona jer je tako lagan.
Plemeniti metali koji se često nalaze u vulkanima uključuju sumpor, cink, srebro, bakar, zlato i uran. Ovi metali imaju širok raspon upotrebe u modernim gospodarstvima, u rasponu od fine metalne stolarije, strojeva i elektronike do nuklearne energije, istraživanja i medicine. Dragocjeno kamenje i minerali koji se nalaze u vulkanima uključuju opal, obsidijan, vatreni ahat, brazdo, gips, oniks, hematit i druge.
Globalno hlađenje:
Vulkani također igraju vitalnu ulogu u povremenom hlađenju planete. Kada se vulkanski pepeli i spojevi poput sumpornog dioksida ispuštaju u atmosferu, oni mogu reflektirati dio sunčevih zraka natrag u svemir, smanjujući na taj način količinu toplinske energije koju apsorbira u atmosferu. Ovaj postupak, poznat kao "globalno zatamnjenje", stoga ima rashlađujući učinak na planetu.
Povezanost vulkanskih erupcija i globalnog hlađenja predmet je znanstvenog proučavanja desetljećima. U to vrijeme primijećeno je nekoliko padova na globalnim temperaturama nakon velikih erupcija. I premda se većina oblaka pepela brzo rasprši, povremeno produljeno hladnije temperature prate se osobito velikim erupcijama.
Zbog ove dobro uspostavljene veze, neki znanstvenici preporučuju izbacivanje sumpornog dioksida i drugih u atmosferu u svrhu borbe protiv globalnog zagrijavanja, procesa koji je poznat i kao ekološki inženjering.
Vruća vrela i geotermalna energija:
Još jedna korist vulkanizma dolazi u obliku geotermalnih polja, a to je područje Zemlje koje karakterizira relativno visok protok topline. Ova polja, koja su rezultat sadašnje ili prilično recentne magmatske aktivnosti, dolaze u dva oblika. Polja niske temperature (20-100 ° C) nastaju uslijed vruće stijene ispod aktivnih grešaka, dok su polja visokih temperatura (iznad 100 ° C) povezana s aktivnim vulkanizmom.
Geotermalna polja često stvaraju vruće izvore, gejzere i bazene s vrelim blatom, koji su turistima često popularno odredište. Ali oni se mogu iskoristiti i za geotermalnu energiju, oblik ugljiko-neutralne snage gdje se cijevi postavljaju u Zemlju i usmjeravaju pare prema gore kako bi se turbine mogle pretvoriti i stvarati električnu energiju.
U zemljama poput Kenije, Islanda, Novog Zelanda, Filipina, Kostarike i El Salvadora geotermalna snaga odgovorna je za pružanje značajnog dijela napajanja države - od 14% u Kostariki do 51% u Keniji. U svim slučajevima, to je zbog zemalja koje se nalaze u i oko aktivnih vulkanskih područja koje omogućuju prisustvo obilnih geotermalnih polja.
Formiranje i atmosfera:
Ali daleko, najkorisniji aspekt vulkana je uloga koju imaju u stvaranju atmosfere planeta. Ukratko, Zemljina atmosfera se počela oblikovati nakon što je nastala prije 4,6 milijardi očara, kada je vulkansko eksploziranje dovelo do stvaranja plinova pohranjenih u Zemljinoj unutrašnjosti, koji bi se sakupljali po površini planete. U početku se ta atmosfera sastojala od sumporovodika, metana i 10 do 200 puta više ugljičnog dioksida od današnje atmosfere.
Nakon otprilike pola milijarde godina, Zemljina se površina ohladila i učvrstila dovoljno da se voda sakupi na njoj. U tom se trenutku atmosfera prebacila na onu koja se sastoji od vodene pare, ugljičnog dioksida i amonijaka (NH³). Veliki dio ugljičnog dioksida otopio se u oceanima, gdje su se razvile cijanobakterije koje su ga konzumirale i oslobađale kisik kao nusprodukt. U međuvremenu, amonijak se počeo razgraditi fotolizom, puštajući vodik u svemir i ostavljajući dušik iza sebe.
Druga ključna uloga koju je odigrao vulkanizam dogodila se prije 2,5 milijarde godina, tijekom granice između arhejske i proterozojske ere. Upravo u tom trenutku se u našem kisiku počeo pojavljivati kisik zbog fotosinteze - što se naziva "velikim događajem oksidacije". Međutim, prema najnovijim geološkim istraživanjima, biomarkeri pokazuju da su cijanobakterije koje proizvode kisik ispuštale kisik na istim razinama kao i danas. Ukratko, proizveden kisik morao je negdje da se ne pojavi u atmosferi.
Vjeruje se da je nedostatak zemaljskih vulkana odgovoran. Tijekom arhejske ere postojali su samo podmorski vulkani koji su imali učinak pročišćavanja kisika iz atmosfere, povezujući ga u minerale koji sadrže kisik. Do arhejske / proterozojske granice pojavile su se stabilizirane kontinentalne kopnene mase koje su dovele do zemaljskih vulkana. Od ovog trenutka nadalje, markeri pokazuju da se kisik počeo pojavljivati u atmosferi.
Vulkanizam također igra vitalnu ulogu u atmosferi drugih planeta. Merkurova tanka egzosfera vodika, helija, kisika, natrija, kalcija, kalija i vodene pare zaslužna je za dio vulkanizma, koji je periodično puni. Vjeruje se da se nevjerojatno gusta atmosfera Venere periodično puni vulkanima na njenoj površini.
I Io, Jupiterov vulkansko aktivni mjesec, ima izuzetno gustu atmosferu sumpornog dioksida (SO²), sumpor monoksida (SO), natrijevog klorida (NaCl), sumpor monoksida (SO), atomskog sumpora (S) i kisika (O). Sve ove plinove osigurava i nadopunjuje više stotina vulkana smještenih preko Mjesečeve površine.
Kao što vidite, vulkani su zapravo prilično kreativna sila kada se sve kaže i učini. U stvari, mi zemaljski organizmi ovisimo o njima za sve, od zraka koji udišemo, do bogatog tla koje proizvodi naša hrana, do geološke aktivnosti koja potiče obnavljanje kopna i biološku raznolikost.
Napisali smo mnogo članaka o vulkanima za Space Magazine. Evo članka o izumrlim vulkanima, a ovdje je članak o aktivnim vulkanima. Evo članka o vulkanima.
Želite više resursa na Zemlji? Evo poveznice do NASA-ine stranice o svemirskom letu, i evo NASA-ine vidljive Zemlje.
Astronomy Cast također ima relevantne epizode o temi Zemlja, u sklopu naše turneje Sunčevim sustavom - Epizoda 51: Zemlja.
