Vulkaner er kjent for sin destruktive kraft. Faktisk er det få krefter i naturen som konkurrerer med deres rene, kjempefine makt, eller som har like stor innvirkning på den menneskelige psyken. Hvem har ikke hørt om historier om Mt. Vesuv utbrudd og begrave Pompeii? Det er også den minoiske utbruddet, utbruddet som fant sted i det andre årtusen før Kristus på øya Santorini og ødela den minoiske bosetningen der.
I Japan, Hawaii, Søramerikansk og over hele Stillehavet er det utallige tilfeller av utbrudd som tar en fryktelig toll. Og hvem kan glemme dagens utbrudd som St. Helens-fjellet? Men vil det overraske deg å vite at vulkanene til tross for deres ødeleggende kraft faktisk kommer med sin del av fordelene? Fra berikelse av jorda til å skape nye landmasser, vulkaner er faktisk en produktiv kraft også.
Jordberikelse:
Vulkanutbrudd resulterer i at aske spres over store områder rundt utbruddet. Og avhengig av kjemien til magmaen den brøt ut fra, vil denne asken inneholde varierende mengder jordnæringsstoffer. Mens de mest tallrike elementene i magma er silika og oksygen, resulterer utbrudd også i frigjøring av vann, karbondioksid (CO²), svoveldioksid (SO²), hydrogensulfid (H²S) og hydrogenklorid (HCl), blant andre.
I tillegg frigjør utbrudd biter av stein som potolivin, pyroxen, amfibol og feltspat, som igjen er rik på jern, magnesium og kalium. Som et resultat er regioner som har store forekomster av vulkansk jord (dvs. fjellskråninger og daler i nærheten av utbruddsteder) ganske fruktbare. For eksempel har det meste av Italia dårlig jordsmonn som består av kalkstein.
Men i regionene rundt Napoli (stedet for fjellet Vesuv) er det fruktbare landstrekninger som ble skapt av vulkanutbrudd som fant sted for 35 000 og 12 000 år siden. Jordsmonnet i denne regionen er rik fordi vulkanutbrudd avsetter de nødvendige mineralene, som deretter forvitres og brytes ned av regn. Når de er absorbert i jorden, blir de en jevn tilførsel av næringsstoffer for plantelivet.
Hawaii er et annet sted der vulkanismen førte til rik jord, som igjen tillot fremveksten av blomstrende landbrukssamfunn. Mellom 1400- og 1700-tallet på øyene Kauai, O’ahu og Molokai ga dyrking av avlinger som taros og søtpoteter mulighet for fremveksten av mektige høvdinger og blomstringen av kulturen vi forbinder med Hawaii i dag.
Vulkaniske landformasjoner:
I tillegg til å spre aske over store landområder, skyver vulkaner også materiale til overflaten som kan føre til dannelse av nye øyer. For eksempel ble hele Hawaii kjede av øyer opprettet av de konstante utbruddene av en enkelt vulkansk hot spot. I løpet av hundretusenvis av år brøt disse vulkanene overflaten av havet og ble beboelige øyer, og hvilestoppene under lange sjøreiser.
Dette er tilfelle over hele Stillehavet, hvor øykjeder som Mikronesia, Ryukyu-øyene (mellom Taiwan og Japan), Aleutian-øyene (utenfor kysten av Alaska), Mariana-øyene og Bismark Archipelago alle ble dannet langs buer som er parallelle og nær en grense mellom to konvergerende tektoniske plater.
Mye det samme gjelder Middelhavet. Langs den hellenske buen (i det østlige Middelhavet) førte vulkanutbrudd til etableringen av De joniske øyene, Kypros og Kreta. Den nærliggende sørlige egeiske buen førte i mellomtiden til dannelsen av Ægina, Methana, Milos, Santorini og Kolumbo, og Kos, Nisyros og Yali. Og i Karibia førte vulkansk aktivitet til opprettelsen av Antilles skjærgård.
Der disse øyene dannet, utviklet unike arter av planter og dyr seg til nye former på disse øyene, og skapte balanserte økosystemer og førte til nye nivåer av biologisk mangfold.
Vulkaniske mineraler og steiner:
En annen fordel for vulkaner er dyrebare edelstener, mineraler og bygningsmaterialer som utbrudd gjør tilgjengelig. For eksempel blir steiner som pimpstein vulkansk aske og perlitt (vulkansk glass) utvunnet for forskjellige kommersielle formål. Disse inkluderer å fungere som slipemidler i såper og husholdningsrensere. Vulkan ask og pimpstein brukes også som et lett aggregat for fremstilling av sement.
De fineste karakterene av disse vulkanske bergartene brukes i metallpolering og til trebearbeiding. Knust og markert pimpstein brukes også til løs fylling, filterhjelpemidler, fjærkre forsøpling, jordbalsam, feiemasse, insektmiddelbærer og bandasje på motorveien.
Perlite brukes også som et aggregat i gips, siden det ekspanderer raskt når det varmes opp. I prefabrikerte vegger brukes den også som et aggregat i betong. Knust basalt og diasbase brukes også til vegmetall, jernbane-ballast, takgranulat, eller som beskyttelsesanordninger for strandlinjer (riprap). Basalt og diabaseaggregat med høy tetthet brukes i betongskjoldene til atomreaktorer.
Herdet vulkansk aske (kalt tuff) lager et spesielt sterkt, lett byggemateriale. De gamle romerne kombinerte tuff og kalk for å lage en sterk, lett betong til vegger og bygninger. Taket på Pantheon i Roma er laget av denne typen betong fordi den er så lett.
Edelmetaller som ofte finnes i vulkaner inkluderer svovel, sink, sølv, kobber, gull og uran. Disse metaller har et bredt spekter av bruksområder i moderne økonomier, alt fra fint metallverk, maskiner og elektronikk til kjernekraft, forskning og medisin. Edelsteiner og mineraler som finnes i vulkaner inkluderer opaler, obsidian, brann-agat, melitt, gips, onyx, hematitt og andre.
Global kjøling:
Vulkaner spiller også en viktig rolle i periodisk avkjøling av planeten. Når vulkansk aske og forbindelser som svoveldioksid frigjøres i atmosfæren, kan det reflektere noen av solstrålene tilbake i verdensrommet, og dermed redusere mengden varmeenergi som absorberes av atmosfæren. Denne prosessen, kjent som “global dimming”, har derfor en avkjølende effekt på planeten.
Koblingen mellom vulkanutbrudd og global avkjøling har vært gjenstand for vitenskapelig studie i flere tiår. I den tiden er det observert flere fall i globale temperaturer etter store utbrudd. Og selv om de fleste askeskyer forsvinner raskt, har den tidvis lengre perioden med kjøligere temperaturer blitt sporet til spesielt store utbrudd.
På grunn av denne veletablerte koblingen, har noen forskere anbefalt at svoveldioksid og annet slippes ut i atmosfæren for å bekjempe global oppvarming, en prosess som er kjent som økologisk ingeniørarbeid.
Varme kilder og geotermisk energi:
En annen fordel med vulkanisme kommer i form av geotermiske felt, som er et område på jorden preget av en relativt høy varmestrøm. Disse feltene, som er resultatet av nåværende, eller ganske nyere magmatisk aktivitet, kommer i to former. Felt med lav temperatur (20-100 ° C) skyldes varmt berg under aktive feil, mens felt med høy temperatur (over 100 ° C) er assosiert med aktiv vulkanisme.
Geotermiske felt skaper ofte varme kilder, geysirer og kokende gjørmebassenger, som ofte er et populært reisemål for turister. Men de kan også utnyttes for geotermisk energi, en form for karbonnøytral kraft der rør plasseres i jorden og kanaliserer damp oppover for å vri turbiner og generere strøm.
I land som Kenya, Island, New Zealand, Filippinene, Costa Rica og El Salvador er geotermisk kraft ansvarlig for å skaffe en betydelig del av landets strømforsyning - alt fra 14% i Costa Rica til 51% i Kenya. I alle tilfeller skyldes dette at landene befinner seg i og rundt aktive vulkanske regioner som åpner for tilstedeværelse av rikelig geotermiske felt.
Utgassing og atmosfærisk formasjon:
Men det langt gunstigste aspektet ved vulkaner er rollen de spiller i dannelsen av en planetens atmosfære. Kort sagt begynte Jordens atmosfære å danne seg etter at den ble dannet for 4,6 milliarder øyne siden, da vulkansk avgasning førte til dannelse av gasser lagret i jordas indre for å samle seg rundt overflaten av planeten. Opprinnelig besto denne atmosfæren av hydrogensulfid, metan og 10 til 200 ganger så mye karbondioksid som dagens atmosfære.
Etter omtrent en halv milliard år ble jordas overflate avkjølt og størknet nok til at vann kan samles på den. På dette tidspunktet skiftet atmosfæren til en sammensatt av vanndamp, karbondioksid og ammoniakk (NH³). Mye av karbondioksid oppløst i verdenshavene, der cyanobakterier utviklet seg for å konsumere det og frigjøre oksygen som biprodukt. I mellomtiden begynte ammoniakk å bli brutt ned ved fotolyse, og frigjort hydrogenet i verdensrommet og etterlot nitrogenet.
En annen nøkkelrolle som vulkanismen spilte, skjedde for 2,5 milliarder år siden, under grensen mellom det arkeiske og proterozoiske tidsepoker. Det var på dette tidspunktet oksygen begynte å vises i oksygenet vårt på grunn av fotosyntesen - som er referert til “Great Oxidation Event”. I følge nylige geologiske studier indikerer imidlertid biomarkører at oksygenproduserende cyanobakterier ga ut oksygen på de samme nivåene som i dag. Kort sagt, oksygenet som ble produsert måtte gå et sted for at det ikke skulle vises i atmosfæren.
Mangelen på land vulkaner antas å være ansvarlig. I løpet av den arkaanske tid var det bare ubåtvulkaner, som hadde effekten av å skrubbe oksygen fra atmosfæren og binde det til oksygenholdige mineraler. Ved den arkaiske / proterozoiske grensen oppstod stabiliserte kontinentale landmasser, noe som førte til land vulkaner. Fra dette tidspunktet viser markører at oksygen begynte å vises i atmosfæren.
Vulkanisme spiller også en viktig rolle i atmosfærene til andre planeter. Kvikksølvs tynne eksosfære av hydrogen, helium, oksygen, natrium, kalsium, kalium og vanndamp skyldes en del av vulkanismen, som med jevne mellomrom fyller den opp. Venus 'utrolige tette atmosfære antas også periodisk å bli fylt opp av vulkaner på overflaten.
Og Io, Jupiters vulkansk aktive måne, har en ekstremt svak atmosfære av svoveldioksid (SO²), svovelmonoksid (SO), natriumklorid (NaCl), svovelmonoksid (SO), atomsvovel (S) og oksygen (O). Alle disse gassene blir forsynt og etterfylt av de mange hundre vulkanene som ligger over månens overflate.
Som du kan se, er vulkaner faktisk en ganske kreativ kraft når alt er sagt og gjort. Faktisk er oss terrestriske organismer avhengige av dem for alt fra luften vi puster, til den rike jorda som produserer maten vår, til den geologiske aktiviteten som gir opphav til fornyelse og biologisk mangfold.
Vi har skrevet mange artikler om vulkaner for Space Magazine. Her er en artikkel om utdødde vulkaner, og her er en artikkel om aktive vulkaner. Her er en artikkel om vulkaner.
Vil du ha flere ressurser på jorden? Her er en lenke til NASAs Human Spaceflight-side, og her er NASAs Synlige jord.
Astronomy Cast har også relevante episoder om temaet Jorden, som en del av turen vår gjennom solsystemet - Episode 51: Earth.
