माउंट एटना में दो बार विस्फोट हुआ लेकिन प्रत्येक विस्फोट पूरी तरह से अलग भूमिगत मार्ग से हुआ

माउंट एटना गरमागरम लावा फव्वारों और विशाल राख के बादलों से फूटता है, जिससे भूमध्यसागरीय रात रोशन हो जाती है।

इटली में माउंट एटना दुनिया के सबसे अच्छी तरह से अध्ययन किए गए ज्वालामुखियों में से एक है। यह हजारों वर्षों से फूट रहा है और वैज्ञानिक दशकों से इसे करीब से देख रहे हैं। लेकिन कॉर्नेल विश्वविद्यालय के एक नए अध्ययन से कुछ आश्चर्यजनक बात सामने आई है: प्राचीन अतीत के एटना के दो सबसे शक्तिशाली विस्फोट न केवल पैमाने में भिन्न थे, वे पूरी तरह से अलग भूमिगत प्रक्रियाओं द्वारा संचालित थे, अलग-अलग रास्तों से, अलग-अलग गहराई पर और बहुत अलग समय के पैमाने पर चल रहे थे। निष्कर्ष, जर्नल में प्रकाशित भू-रसायन, भूभौतिकी, भू-प्रणालीएक एकल ज्वालामुखी कैसे व्यवहार कर सकता है इसके बारे में वैज्ञानिकों के सोचने के तरीके को बदलें, और न केवल एटना के लिए, बल्कि दुनिया भर के ज्वालामुखियों के लिए भविष्य में विस्फोट के जोखिमों का आकलन कैसे किया जाता है, इसके लिए उनके महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं।

ज्वालामुखी विस्फोट को क्या विस्फोटक बनाता है, और गैसें इसमें प्रमुख क्यों हैं?

यह जानने से पहले कि एटना के दो प्राचीन विस्फोट एक-दूसरे से कितने अलग हैं, यह समझने में मदद मिलती है कि ज्वालामुखी विस्फोट वास्तव में कितना विस्फोटक है, इसे कौन नियंत्रित करता है। इसका उत्तर अधिकतर गैसों में निहित है, विशेष रूप से वे गैसें जो मैग्मा के अंदर घुल जाती हैं, पिघली हुई चट्टान जो गहरे भूमिगत से निकलती है।इसे फ़िज़ी सोडा की एक बोतल की तरह समझें। यदि आप बोतल को धीरे-धीरे और शांति से खोलते हैं, तो गैस धीरे से निकलती है, और पेय ज्यादातर बोतल में ही रहता है। लेकिन यदि आप पहले बोतल को हिलाते हैं और फिर खोलते हैं, तो गैस एक ही बार में निकल जाती है, और आपको एक विस्फोट होता है। मैग्मा इसी तरह काम करता है. इसके अंदर घुली हुई गैसें, मुख्य रूप से जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड, विस्फोट का कारण बनती हैं। वे गैसें कितनी तेजी से और कितनी गहराई से निकलती हैं, यह निर्धारित करता है कि विस्फोट धीमा और हल्का है या हिंसक रूप से विस्फोटक है।लंबे समय तक, वैज्ञानिकों का मानना ​​था कि अधिकांश ज्वालामुखी विस्फोटों को नियंत्रित करने वाली मुख्य गैस पानी थी। लेकिन 2023 में, कॉर्नेल के नेतृत्व वाले उसी शोध समूह ने दिखाया कि कार्बन डाइऑक्साइड विस्फोटक ज्वालामुखी विस्फोटों को भी ट्रिगर कर सकता है, एक खोज जिसने ज्वालामुखियों के फूटने से पहले उनके अंदर गहराई में क्या हो रहा है, इसके बारे में सोचने का एक नया तरीका खोल दिया।

नई तकनीक जो वैज्ञानिकों को प्राचीन विस्फोटों के अंदर देखने की सुविधा देती है

इस शोध के सबसे महत्वपूर्ण हिस्सों में से एक वह विधि है जिसका उपयोग टीम ने किया। किसी विस्फोट के बाद सतह से एकत्र किए गए चट्टान के नमूनों पर निर्भर रहने के बजाय, शोधकर्ताओं ने पृथ्वी के माध्यम से घूमने के दौरान मैग्मा के अंदर बनने वाले छोटे क्रिस्टल का अध्ययन करने के लिए रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी नामक तकनीक का उपयोग किया। ये क्रिस्टल गैस के सूक्ष्म बुलबुले को फंसा सकते हैं, कुछ इतने छोटे कि वे एक मानव बाल के बराबर केवल 1 से 10 प्रतिशत मोटे होते हैं।इन बुलबुलों के अंदर फंसे कार्बन डाइऑक्साइड के घनत्व को मापकर, वैज्ञानिक उस दबाव की गणना करने में सक्षम थे जिस पर बुलबुले बने थे। और दबाव को सीधे गहराई में परिवर्तित किया जा सकता है, जिससे शोधकर्ताओं को यह पता चलता है कि जब वह विशेष क्रिस्टल विकसित हुआ तो मैग्मा कितनी दूर भूमिगत था। जैसा कि कॉर्नेल के मुख्य लेखक मैक्सिम गैवरिलेंको ने समझाया, यह तकनीक टीम को ज्वालामुखी की पाइपलाइन प्रणाली को सटीकता के साथ फिर से बनाने की अनुमति देती है जो पहले संभव नहीं थी, एक ऐतिहासिक विस्फोट के दौरान मैग्मा भूमिगत कैसे चला गया, इसकी लगभग चरण-दर-चरण तस्वीर देती है।

122 ईसा पूर्व विस्फोट: कैसे मैग्मा विस्फोट से पहले भूमिगत रुक गया

शोधकर्ताओं ने जिस पहले विस्फोट पर ध्यान केंद्रित किया वह 122 ईसा पूर्व में हुआ था और यह माउंट एटना के रिकॉर्ड पर सबसे बड़े विस्फोटों में से एक है। भूविज्ञानी प्लिनियन विस्फोट को सबसे विस्फोटक श्रेणी कहते हैं, जिसका नाम प्लिनी द एल्डर के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 79 ईस्वी में माउंट वेसुवियस के प्रसिद्ध विस्फोट का दस्तावेजीकरण किया था। यह माफ़िक भी था, जिसका अर्थ है कि मैग्मा में सिलिका की मात्रा कम थी और अपेक्षाकृत तरल, लौह और मैग्नीशियम से भरपूर था।अपनी क्रिस्टल विश्लेषण तकनीक का उपयोग करते हुए, कॉर्नेल टीम ने पाया कि 122 ईसा पूर्व की घटना के दौरान, मैग्मा भूमिगत लगभग 22 किलोमीटर की गहराई से धीरे-धीरे ऊपर उठना शुरू हुआ। लेकिन सतह पर सीधे आगे बढ़ने के बजाय, यह केवल 2 से 5 किलोमीटर की गहराई पर उथले स्तर पर रुक गया, जहां यह कई हफ्तों तक बैठा रहा। उस प्रतीक्षा अवधि के दौरान, मैग्मा ने धीरे-धीरे अपनी घुली हुई गैस खो दी। जब अंततः विस्फोट हुआ, तो यह बहुत विस्फोटक तरीके से हुआ, जिसमें जल वाष्प ने विस्फोट को चलाने में प्रमुख भूमिका निभाई।यह एक अपेक्षाकृत उथला, पानी से चलने वाला तंत्र है जिसे अधिकांश वैज्ञानिक लंबे समय से ज्वालामुखी विस्फोटों से जोड़ते रहे हैं। लेकिन दूसरे विस्फोट ने बहुत अलग कहानी बताई।

पतन स्तरीकृत विस्फोट: 4,000 साल पहले का एक तेज़, गहरा, CO₂-चालित विस्फोट

शोधकर्ताओं ने एक पुराने विस्फोट का भी अध्ययन किया जिसे फॉल स्ट्रैटिफाइड घटना के रूप में जाना जाता है, जो लगभग 4,000 साल पहले हुआ था। जब उन्होंने दोनों विस्फोटों के क्रिस्टल डेटा की तुलना की, तो अंतर आश्चर्यजनक थे। फ़ॉल स्ट्रैटिफाइड मामले में, मैग्मा भूमिगत नहीं रुका या धीरे-धीरे अपनी गैस नहीं खोई। इसके बजाय, यह सतह से 24 से 30 किलोमीटर नीचे बहुत अधिक गहराई से बहुत तेजी से ऊपर की ओर बढ़ा और कुछ ही घंटों में सतह पर पहुंच गया।इस बार प्रेरक शक्ति पानी नहीं बल्कि कार्बन डाइऑक्साइड थी, जो बहुत अधिक सांद्रता में मौजूद थी। CO2 पानी की तुलना में मैग्मा में कम घुलनशील है, जिसका अर्थ है कि यह अधिक गहराई पर बुलबुले बनाना शुरू कर देता है और मैग्मा बढ़ने पर बहुत तेजी से दबाव बनाता है। जब पर्याप्त CO2 मौजूद होती है, तो विस्फोट जमीन के बहुत गहरे से शुरू हो सकता है, बहुत तेजी से होता है, और उथले, पानी से चलने वाली घटना की तुलना में बहुत कम चेतावनी देता है।द स्टडी, प्रकाशितइस अंतर को स्पष्ट रूप से समझाता है: जब CO2 सांद्रता काफी अधिक होती है, तो विस्फोट बहुत गहराई से आते हैं और बहुत तेजी से होते हैं। जब पानी प्रमुख रूप से अस्थिर होता है, तो प्रक्रिया सतह के करीब और लंबे समय तक चलती है।

क्यों माउंट एटना दोनों प्रकार के ज्वालामुखीय व्यवहार का अध्ययन करने के लिए विशिष्ट रूप से उपयुक्त है

विश्व भर के अधिकांश ज्वालामुखियों में किसी न किसी प्रकार की ज्वालामुखियों का प्रभुत्व है। हवाई जैसे समुद्री द्वीपों के ज्वालामुखियों में CO2 का स्तर अधिक होता है। सबडक्शन ज़ोन में ज्वालामुखी जहां एक टेक्टोनिक प्लेट दूसरे के नीचे खिसकती है, जैसे कि दक्षिण अमेरिका और दक्षिण पूर्व एशिया के अधिकांश भाग में पानी का प्रभुत्व होता है। माउंट एटना एक दुर्लभ मध्य मैदान में स्थित है जहां दोनों अस्थिर प्रणालियाँ सक्रिय हैं और प्रतिस्पर्धा कर रही हैं, जिससे यह अध्ययन करने के लिए पृथ्वी पर सबसे अच्छी प्राकृतिक प्रयोगशालाओं में से एक बन जाती है कि ये दोनों तंत्र कैसे परस्पर क्रिया करते हैं।प्रोफ़ेसर एस्टेबन गज़ेल, जिन्होंने इस परियोजना का नेतृत्व किया, ने कहा कि एटना असामान्य है क्योंकि यह इन दो अलग-अलग ज्वालामुखीय दुनियाओं के चौराहे पर स्थित है। यही कारण है कि एक ही ज्वालामुखी के भीतर दो अलग-अलग विस्फोट मार्गों की खोज इतनी महत्वपूर्ण हो गई है कि एटना अनिवार्य रूप से दोनों प्रणालियों को चला रहा है, और किसी भी समय प्रमुख विस्फोट के चरित्र को निर्धारित करता है।