Kaydol

Oturum aç

Parolanızı mı unuttunuz

Şifreni mi unuttun? Lütfen e-mail adresinizi giriniz. Bir bağlantı alacaksınız ve e-posta yoluyla yeni bir şifre oluşturacaksınız.

Soru sormak için giriş yapmalısınız.

Küçük Baloncuklar Büyük Volkanik Patlamaların Hikayelerini Anlatıyor

Küçük Baloncuklar Büyük Volkanik Patlamaların Hikayelerini Anlatıyor

Mikroskobik baloncuklar, Dünya’nın en büyük volkanik patlamaları hakkında hikayeler anlatabilir ve Rice Üniversitesi ve Austin’deki Texas Üniversitesi’nden yerbilimciler, bu hikayelerin bazılarının nanoparçacıklarda yazıldığını keşfettiler.

Nature Communications’da çevrimiçi olarak yayınlanan açık erişimli bir çalışmada , Rice’tan Sahand Hajimirza ve Helge Gonnermann ve UT Austin’den James Gardner, 1980’de St. Helens Dağı’nda, 1991’de Filipinler’deki Pinatubo Dağı’nda veya Şili’nin Chaitén Dağı, 2008.

Yerbilimciler uzun süredir, bu güçlü püskürmelerde meydana gelen ısı ve basınç gibi bazı koşulları yeniden yapılandırmak için püsküren lav ve kül içindeki küçük baloncukları kullanmaya çalıştılar. Ancak kaç kabarcık oluşacağını tahmin eden sayısal modeller ile patlayan kayalarda ölçülen gerçek kabarcık miktarları arasında tarihsel bir kopukluk var.

Hajimirza, Gonnermann ve Gardner, Plinian patlamalarıyla ilgili bu farklılıkları uzlaştırmak için beş yıldan fazla çalıştı. MS 79’da Pompeii’yi yok eden patlamayı tanımlayan Romalı yazar Pliny the Younger’ın onuruna verilen Plinius patlamaları, en yoğun ve yıkıcı volkanik olaylardan bazıları.

Doktora sonrası araştırmacı ve eski doktora öğrencisi Hajimirza, “Patlama yoğunluğu, hem patlayan magma miktarını hem de ne kadar çabuk ortaya çıktığını ifade eder” dedi. Rice’ın Dünya, Çevre ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde Gonnermann’ın laboratuvarında öğrenci. “Plinian patlamalarının tipik yoğunluğu saniyede yaklaşık 10 milyon kilogram ila saniyede 10 milyar kilogram arasında değişiyor. Bu, saniyede 5.000 ila 5 milyon kamyonete denk geliyor.”

Bilim adamlarının yükselen magmanın hızını ölçebilmesinin bir yolu, püsküren lav ve kül içindeki mikroskobik baloncukları incelemektir. Mantarsız şampanyadaki kabarcıklar gibi, magma kabarcıkları da basınçtaki hızlı bir düşüşle oluşturulur. Magmada bu, çözünmüş suyun gaz kabarcıkları şeklinde kaçmasına neden olur.

Hajimirza, “Magma yükseldikçe basıncı azalır.” Dedi. “Bir noktada, suyun doygun olduğu bir basınca ulaşır ve daha fazla dekompresyon, aşırı doygunluğa ve kabarcık oluşumuna neden olur.”

Su kabarcıklar şeklinde kaçarken erimiş kaya daha az doymuş hale gelir. Ancak magma yükselmeye devam ederse, azalan basınç doygunluğu artırır.

Hajimirza, “Bu geri bildirim, kaç baloncuk oluştuğunu belirler,” dedi. “Magma ne kadar hızlı yükselirse, dekompresyon hızı ve süperdoyma basıncı o kadar yüksek olur ve çekirdekli baloncuklar o kadar bol olur.”

Plinian püskürmelerinde, o kadar çok magma o kadar hızlı yükselir ki, kabarcıkların sayısı şaşırtıcıdır. Örneğin, St. Helens Dağı 18 Mayıs 1980’de patladığında, dokuz saatte bir kilometreküpten fazla kaya ve kül püskürttü ve püsküren bu malzemenin her metreküpünde yaklaşık bir milyon milyar kabarcık vardı.

Hajimirza, “Toplam baloncuk sayısı bir septilyon civarında olacaktır,” dedi. “Bu, onu 24 sıfır izleyen bir veya tüm Dünya sahillerinde tüm kum taneciklerinden yaklaşık 1000 kat daha fazla.”

Doktora derecesinde. Hajimirza, kabarcık oluşumu için öngörücü bir model geliştirdi ve modeli UT Austin’deki deneylerde test etmek için Gardner ile birlikte çalıştı. Yeni çalışma, bir metrenin birkaç milyarda biri kadar olmayan manyetit kristallerinin kabarcıkların çeşitli derinliklerde nasıl oluştuğunu nasıl değiştirebileceğini inceleyerek bu çalışmaya dayanıyor.

Hajimirza, “Kabarcıklar çekirdeklendiğinde, homojen çekirdeklenme dediğimiz sıvıda oluşabilirler veya heterojen dediğimiz katı bir yüzeyde çekirdeklenebilirler” dedi. “Günlük yaşam örneği, bir tencere suyu kaynatmaktır. Sıvı su yerine tencerenin dibinde kabarcıklar oluştuğunda, bu heterojen çekirdeklenmedir.

Heterojen ve homojen çekirdeklenme tipik olarak farklı sıcaklıklarda başladığından, potun dibinden kabarcıklar genellikle ilk oluşur. Yükselen magmada, heterojen kabarcık oluşumu daha düşük süperdoyma seviyelerinde daha erken başlar. Ve kabarcıkların çekirdeklendiği yüzeyler genellikle küçük kristaller üzerindedir.

Hajimirza, “Çekirdeklenmeyi ne kadar kolaylaştırdıkları, kristallerin türüne bağlıdır,” dedi. “Özellikle manyetitler en etkilidir.”

Çalışmada, Hajimirza, Gonnermann ve Gardner, manyetit aracılı çekirdeklenmeyi sayısal kabarcık oluşum modellerine dahil ettiler ve modellerin Plinian patlamalarından gözlemsel verilerle uyumlu sonuçlar ürettiğini buldular.

Hajimirza, manyetitlerin muhtemelen tüm Pliniyen magmalarında mevcut olduğunu söyledi. Ve üzerinde yapılan önceki araştırmalar, gözlemlenen tüm baloncukları hesaba katmak için yeterli manyetit ortaya çıkarmamış olsa da, önceki çalışmalar, nadiren kullanılan bir teknik olan ve ancak şimdi daha yaygın olarak kullanılabilen, yalnızca transmisyon elektron mikroskobu ile ortaya çıkabilecek küçük nanokristalleri gözden kaçırmış olabilir.

Durumun bu olup olmadığını anlamak için Hajimirza, Gonnermann ve Gardner Plinian patlamalarından elde edilen malzemede “manyetit nanolitleri için sistematik bir araştırma” çağrısında bulundu. Bu, manyetitlerin ve heterojen çekirdeklenmenin kabarcık oluşumundaki rolünü daha iyi tanımlamak için gözlemsel veriler sağlayacak ve daha iyi modellere ve gelişmiş volkanik tahminlere yol açabilir.

Hajimirza, “Patlamaları tahmin etmek volkanologlar için uzun vadeli bir hedeftir, ancak zorlayıcı çünkü yer altı süreçlerini doğrudan gözlemleyemiyoruz” dedi. “Ulusal Akademiler tarafından 2017 yılında ana hatlarıyla belirtildiği üzere yanardağ biliminin en büyük zorluklarından biri, bu çalışma için geliştirdiğimiz gibi nicel modellerle sahip olduğumuz gözlemsel verilerin daha iyi entegrasyonuyla patlama tahminini iyileştirmektir.”

Benzer Yazılar

Su arıtma ile ilgili sıkça sorulan sorular

Siliphos Nedir?

Türkiye’deki Su Potansiyeli

Yorum yap