Supervulkaan Yellowstone en co.

Nieuwe supervulkaan ontdekt in Noord-Amerika

Zes vulkanen voor de kust van Alaska zijn waarschijnlijk kleine uitlaatkleppen van een supervulkaan daaronder. Het monster in Noord-Amerika kan Canada onder de as bedelven en de aarde een dodelijke ijstijd bezorgen.

Zes vulkanen voor de kust van Alaska zijn waarschijnlijk kleine uitlaatkleppen van een supervulkaan daaronder. Het monster in Noord-Amerika kan Canada onder de as bedelven en de aarde een dodelijke ijstijd bezorgen.

Claus Lunau

De aarde telde al minstens 24 supervulkanen, waarvan Yellowstone in de VS de bekendste is. En in december 2020 werd er een nieuwe aan de lijst toegevoegd.

Op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Geophysical Society meldden de geoloog John A. Power en 13 collega’s dat er een supervulkaan schuilgaat onder de Aleoeten, vulkanische eilanden in de noordelijke Stille Oceaan.

Een supervulkaan – het meest verwoestende natuurverschijnsel op aarde – kan de hemel tientallen jaren verduisteren en een continent voor altijd veranderen. Daarom speuren wetenschappers de hele wereld af naar de meest explosieve typen, die energie op honderden kilometers diepte in de hete aardmantel halen.

En zo’n vulkaan hebben John A. Power en collega’s onder de Aleoeten ontdekt.

Supervulkaan eilandengroep Aleoeten

Zes vulkanen op vier eilanden voor de kust van Alaska zijn waarschijnlijk het zichtbare deel van een onderzeese supervulkaan.

© NASA & Malene Vinther

Door zijn ligging kan de supervulkaan Alaska en Canada onder de as bedelven, het noordelijk halfrond een vernietigende ijstijd bezorgen en dan de temperatuur op aarde opjagen naar een niveau waarbij onze huidige klimaatproblemen verbleken.

25 supervulkanen op aarde

Vulkanen delen we in volgens de VEI (vulkanische-explosiviteitsindex). Onderaan staan de VEI-1-vulkanen, die het meest voorkomen en het minst explosief zijn. Hierbij sijpelt het magma gewoon naar de oppervlakte.

Dan komen de volgende categorieën op de schaal: de uitbarstingen worden krachtiger maar ook zeldzamer. Zo is de Vesuvius, die in 79 n.Chr. Pompeii en Herculaneum onder de as bedolf, een VEI-5, die circa 3,6 km3 magma uitspuwde.

Maar om supervulkaan genoemd te worden – de hoogste categorie van de schaal, VEI-8 – is een verwoestende uitbarsting nodig die in enkele dagen tot weken meer dan 1000 km3 magma uitspuwt. Dat is 20 maal de hoeveelheid water in het Gardameer.

1000 kubieke kilometer magma moet een vulkaan uitspuwen om supervulkaan te mogen heten.

Supervulkanen zijn ongelijk over de wereld verdeeld, met wel vijf in Noord-Amerika, waarvan Yellowstone de bekendste is. In Afrika en op de Zuidpool is daarentegen geen supervulkaan te bekennen.

Onderzoekers zijn het oneens over het precieze aantal, want die kan zowel slaan op vulkanen die al een uitbarsting van VEI-8 hebben gehad als op vulkanen die wel de potentie daartoe hebben maar nog niet zo’n uitbarsting hebben vertoond. Maar de heersende opvatting is dat het er zo’n 25 zijn.

Error in rendering text item widget:

              De laatste keer dat de planeet een VEI-8-uitbarsting meemaakte was 26.500 jaar geleden, toen de Taupō op het Noordereiland van Nieuw-Zeeland de supervulkaancategorie bereikte met 1170 km3 magma.

Ook bij de voorlaatste VEI-8 ging het er hevig aan toe. De Indonesische Toba op het eiland Sumatra had circa 74.000 jaar geleden de krachtigste uitbarsting van de afgelopen 2 miljoen jaar.

In korte tijd spuwde de Toba genoeg lava uit om twee keer de Mount Everest te vormen.

Alles binnen een straal van 500 kilometer ging dood, en [simulaties](%28https://www.nature.com/articles/s43247-021-00141-7 {"target":"_blank"}%29 {"target":"_blank"}) tonen aan dat de ozonlaag in de tropen grotendeels verdween, terwijl de [temperatuur](https://www.researchgate.net/publication/225794713_An_AOGCM_simulation_of_the_climate_response_to_a_volcanic_super-eruption {"target":"_blank"}) door zwavel en as wel 10 °C daalde.

          

De temperatuurdaling was echter maar tijdelijk, want de vulkanische gassen die bij een superuitbarsting vrijkomen, bevatten heel veel CO2. Na tien jaar vulkanische kou volgde er een warme periode van eeuwen, waarin de temperatuur op aarde 5 °C hoger was dan vóór de uitbarsting van de Toba.

Supervulkanen hebben dus een enorm vernietigend potentieel, en daarom is het in veel opzichten een geluk dat de nieuwste supervulkaan van de planeet zo ver naar het noorden ligt, onder de Aleoeten.

Magmakamer is gigantisch

De vulkaan kan nauwelijks verder van bewoonde gebieden liggen.

Het terrein is wel moeilijk te onderzoeken door geologen, wat verklaart hoe zo’n gigantische structuur verborgen heeft kunnen blijven – al behoort een van de vulkanen in datzelfde gebied, de Cleveland, tot de actiefste van Noord-Amerika.

Juist doordat de Cleveland zo actief is en er voortdurend grote hoeveelheden zwaveldioxide vrijkomen, besloten John A. Power en zijn collega’s de vulkanische eilanden nader te onderzoeken.

De vulkaan Cleveland

De vulkaan Cleveland is een van de actiefste in Noord-Amerika. Hij stoot grote hoeveelheden gas uit, waardoor geologen vermoeden dat de onderliggende magmakamer gigantisch moet zijn.

© JSC/NASA

Aan de grote hoeveelheden gas is te zien dat de Cleveland put uit een magmakamer die veel groter is dan de 1700 meter hoge vulkaan zelf nodig heeft.

Magma is lichter dan vast gesteente, en toen de wetenschappers het zwaartekrachtveld onder de grond nauwkeurig bestudeerden, ontdekten ze een ringvormige structuur die zeker vijf vulkanen in het gebied met elkaar verbindt. Alles wijst erop dat ze uit dezelfde magmabron gevoed worden.

Een ander teken dat de bodem een supervulkaan verbergt kwam van een methode die passieve seismische tomografie heet. Hierbij maken wetenschappers gebruik van het feit dat aardbevingen zich door de aarde voortplanten als driedimensionale ringen in water, en dat de gesteentesoort bepaalt hoe snel ze bewegen.

En hoe warmer en zachter de bodem, hoe langzamer de golfbeweging.

De methode werkt als een röntgenfoto van de aardkorst, en bracht een zone tot 30 kilometer diep onder Cleveland aan het licht waar de aardbevingen zich extra langzaam voortplanten.

Dit versterkt het vermoeden dat er een zeer grote magmakamer onder de Stille Oceaan ligt.

De onderzoekers weten nog maar weinig over de supervulkaan, maar bij een VEI-8-uitbarsting kan zich een metersdikke laag as over Alaska en Canada verspreiden. Zwavelverbindingen houden dan het zonlicht tegen en op het noordelijk halfrond wordt het tientallen jaren winter.

En zo’n superuitbarsting kan dichterbij zijn dan we denken.

Bijltjesdag voor de aarde

Aanvankelijk achtten geologen het risico van een VEI-8 zeer klein op grond van een onderzoek van geoloog Ben G. Mason en twee collega’s uit 2004.

Zij identificeerden 42 VEI-8-uitbarstingen uit de afgelopen 36 miljoen jaar, en bepaalden dat er gemiddeld 800.000 jaar verstrijkt tussen twee uitbarstingen.

Maar in 2017 toonden vier Britse geologen aan dat de gemiddelde tijd tussen superuitbarstingen mogelijk slechts 17.000 jaar is.

Ze onderzochten het statistische verband tussen de grootte en de frequentie van alle soorten uitbarstingen, en gaven zo een veel nauwkeuriger beoordeling n de zeldzame VEI-8-uitbarstingen.

20.000 jaar verstrijkt er tussen de superuitbarstingen. En de laatste sloeg 26.500 jaar geleden toe.

In maart 2022 werden de schattingen van de Britse geologen ondersteund door een team van Deense wetenschappers die ijskernen uit Antarctica en Groenland vergeleken.

Het ijs is opgebouwd uit lagen, en aan het gehalte zwaveldioxide en fijne asdeeltjes is te zien wat de vulkanische activiteit in de loop van de tijd is geweest.

De planeet blijkt de afgelopen 60.000 jaar te zijn getroffen door drie superuitbarstingen, dus gemiddeld om de 20.000 jaar.

Dit betekent dat het risico van een superuitbarsting vijf tot tien keer zo groot is als dat van een even verwoestende meteorietinslag.

Gelukkig denken geologen en ingenieurs al na over de vraag hoe ze vulkaanuitbarstingen, klein en groot, kunnen vertragen. Eén methode is om ventielen in de magmakamer te boren om explosieve gassen te laten ontsnappen, waardoor het risico op een VEI-8 afneemt.

In 2018 verzamelden Amerikaanse wetenschappers 38 ideeën over de manier waarop we supervulkanen in de toekomst onschadelijk kunnen maken met beton, koelvloeistof en kristallisatie.

Supervulkaan ontwapening koelvloeistof
© Claus Lunau

1. Koelmiddel bevriest magma

Als magma minder makkelijk stroomt, komt het niet zo snel aan de oppervlakte. De hardheid van het gesteente kan veranderd worden door koelvloeistof of stoffen waardoor het magma kristalliseert in de vulkaan te pompen.

Supervulkaan ontgassing
© Claus Lunau

2. Ontgassen verlicht de druk

Kooldioxide en water maken het magma explosief en vergroten de kans op een zware uitbarsting. Door een ontgassingsput te boren kan de magmakamer ontlucht worden: de gassen ontsnappen en de druk wordt verlaagd.

Supervulkaan betonstop
© Claus Lunau

3. Beton verstevigt de aardkorst

Als de aardkorst boven de magmakamer steviger wordt, kan het magma minder makkelijk opwellen. Scheuren in de krater kunnen opgevuld worden met beton, en het gesteente boven de vulkaan kan gekoeld worden om het steviger te maken.

Supervulkaan verhoogde druk
© Claus Lunau

4. Druk houdt magma rustig

Hoe minder druk er op het magma staat, hoe makkelijker het stroomt, dus door de druk op de magmakamer te verhogen, wordt het magma stil gehouden. Dit kan door het oppervlak te verzwaren of door grondwater te vervangen door een zwaardere vloeistof.

Intussen zet John A. Power de onderzoeken op de Aleoeten voort.

Verfijndere gegevens zullen een nauwkeuriger beeld geven van de grote magmakamer onder de vulkanen, en via metingen van de gasuitstoot valt te bepalen hoe dicht de supervulkaan bij een mogelijke uitbarsting is.

Vulkaan Cleveland seismografische apparatuur

Een wetenschapper installeert seismografische apparatuur op de hyperactieve vulkaan Cleveland. Uit de trillingen van aardbevingen valt op te maken hoe groot de magmakamer is.

© Photo courtesy of Diana Roman/Carnegie Science

Want zolang we een supervulkaan niet kunnen stoppen, moeten we hem begrijpen en nauwkeurig volgen, zodat we een uitbarsting ruim van tevoren zien aankomen.

Al zit er misschien niets anders op dan je voor te bereiden op tientallen jaren van klimaatverandering.