حلقه‌های دود آتشفشانی چگونه تشکیل می‌شوند؟ سرنخ‌هایی جدید در بخار

برخی از آتشفشان‌ها یک تردستی زیرکانه دارند: دمیدن حلقه‌های دودی که از نزدیکی دهانه‌های آن‌ها به حرکت درمی‌آیند. این حلقه‌های کم‌عمر به‌طور تصادفی در آتشفشان‌هایی مثل اتنا در ایتالیا و ایافیاتلایوکوتل (Eyjafjallajökull) در ایسلند دیده می‌شوند. حالا پژوهشگران سرنخ‌هایی یافته‌اند که نشان می‌دهد چگونه ترکیدن حباب‌های گاز این پدیده‌های جالب را در برخی آتشفشان‌ها ایجاد می‌کند.

به گفته «سیمونا اسکولو» (Simona Scollo)، آتشفشان‌شناس انستیتوی ملی ژئوفیزیک و آتشفشان‌شناسی در ایتالیا، اکثر پژوهش‌های آتشفشان روی انفجارهای قدرتمندی متمرکز هستند که زندگی انسان‌ها را تهدید می‌کنند. اما او می‌گوید: «ما می‌خواهیم بدانیم آتشفشان‌ها چگونه کار می‌کنند، نه فقط وقتی که برای انسان‌ها فاجعه‌ای می‌سازند و بسیار خطرناک می‌شوند.»

به این ترتیب، او و تیمش به بررسی حلقه‌ها پرداختند که معمولاً با فعالیت‌های آتشفشانی نسبتاً آرام مرتبط هستند. آن‌ها ماه گذشته یافته‌های خود را در ژورنال Scientific Reports منتشر کردند.

شباهت‌هایی میان آتشفشان‌هایی که این هاله‌ها را بیرون می‌دهند و دلفین‌هایی که حلقه‌های حباب تولید می‌کنند یا سیگاری‌هایی که حلقه دود بازمی‌دمند، وجود دارد. و این نسخه‌های آتشفشانی به‌طور متداول حلقه‌های دود نامیده می‌شوند، گرچه درواقع اکثراً از بخار آب تشکیل شده‌اند. پژوهشگران معمولاً هنگام توصیف شکل یک حلقه گاز می‌گویند «حلقه‌ها بخار» یا «حلقه‌های وُرتکس». گازهایی که از سوراخ یک آتشفشان (یا دهان یک سیگاری) خارج می‌شوند، در محل مواجهه با یک سطح کند می‌شوند که باعث می‌شود گاز روی خود حلقه بزند.

اما مشخص نیست دقیقاً چه اتفاقی درون یک آتشفشان رخ می‌دهد که باعث می‌شود یک حلقه بخار شکل بگیرد. حتی آتشفشان‌هایی که به این کار معروفند همیشه حلقه درست نمی‌کنند.

تیم دکتر اسکولو به کاوش در اینترنت و پژوهش روی فیلم‌های ثبت‌شده از حلقه‌های بخار پرداختند. حلقه‌هایی که آن‌ها یافتند، قطری بین ۱۰ تا ۲۰۰ متر داشتند و حدود ۱۰ دقیقه پایدار بودند. حلقه‌هایی که معمولاً سفید هستند، گاهی با خاکستر به رنگ خاکستری یا قهوه‌ای درآمده بودند.

پژوهشگران حرکت احتمالی گازها و حباب‌ها را درون مجرای آتشفشان مدل کردند. برای شکل گرفتن حلقه‌های بخار، حباب‌های گاز کوچک باید درون ماگما ترکیب شوند و به بالا حرکت کنند تا محفظه‌هایی تحت فشار تشکیل شود. وقتی این محفظه‌ها بترکند، می‌توانند مقداری گاز را با سرعت کافی بیرون بدهند تا یک حلقهٔ بخار تشکیل شود. اما بازشدگی آتشفشان نیز باید دایره‌ای یا کمی درهم‌فشرده باشد.

آتشفشان‌هایی با بازشدگی‌های نامعمول یا بیضوی‌تر معمولاً حلقه تولید نمی‌کردند. طبق گزارش پژوهشگران، این گشودگی‌ها شکل دونات‌مانند حلقه را تاب می‌دادند یا می‌لرزاندند.

ترکیب عکس‌ها و فیلم‌های مشاهدات با مدل به تیم این امکان را داد که شرایط فیزیکی لازم را برای تولید حلقه‌های بخار بیابند.

«دیوید فی» (David Fee)، آتشفشان‌شناس دانشگاه آلاسکا فیربنکس که در این پژوهش نقشی نداشته، می‌گوید: «وقتی آن‌ها را بفهمیم، می‌توانیم چیزی را درباره خود آشتفشان نیز بفهمیم.»

به عنوان مثال، انتشارات حلقه‌ای می‌توانند چیزی را درباره ماگمای آتشفشان فاش کنند. آتشفشان‌هایی که حلقه‌های بخار آزاد می‌کنند، سنگ‌های مایع دارند که احتمال روان‌شدن آن‌ها بیشتر است.

اما دکتر فی هشدار می‌دهد چیزی که حلقه‌های بخار می‌توانند درباره آتشفشان‌ها نشان دهند، محدود است.

برای نمونه، «بوریس بنکه» (Boris Behncke)، همکار دکتر اسکولو در انستیتوی ژئوفیزیک و آتشفشان‌شناسی که نقشی در این پژوهش نداشته، می‌گوید وقتی یک آتشفشان خطرناک می‌شود، مانند کوه سنت هلنز در ایالت واشینگتن که مدام گاز و مواد جامد به بیرون پرتاب می‌کند، حلقه تولید نخواهد کرد. دکتر بنکه حلقه‌های بخار زیادی را مخصوصاً در کوه اتنا و در یک دوره پربار، دیده است.

در سال ۲۰۰۰، کوه اتنا بخارهای زیادی را رها کرد و در طول یک ماه هزاران حلقه از یکی از چهار دهانه آن خارج شد. دکتر بنکه می‌گوید: «این تماشایی‌ترین رخداد بود و هیچ‌گاه شاهد چنین چیزی نبودیم ــ نه در اتنا و نه در هیچ آتشفشان دیگری. گاهی می‌توانستید پنج یا شش تا از آن‌ها را ببینید که یکی پس از دیگری به آسمان می‌روند.»

دکتر اسکولو و تیمش امیدوارند که با دوربین‌های سرعت بالا و ابزارهایی برای ثبت صدای خروج گازها به اسرار این عجایب پی ببرند و شاید شکار حلقه‌ها درهنگام شکل‌گیری چندان دشوار نباشد.

دکتر بنکه می‌گوید: «این چیزی است که بیشتر از حد تصور مردم در آتشفشان‌ها رخ می‌دهد.»