フンガトンガとフンガハアパイの劇的な変化

フンガトンガとフンガハアパイの劇的な変化
2021年4月10日JPEG

南太平洋のトンガ王国の火山が2021年12月下旬に噴火し始め、2022年1月中旬に激しく爆発したとき、NASAの科学者ジムガービンと同僚はその出来事を研究するのに非常に良い立場にありました。2015年に新しい土地が水面上に上昇し、 2つの既存の島に加わって以来、Garvinと国際的な研究者チームがそこでの変化を監視してきました。チームは、衛星観測と表面ベースの地球物理学的調査の組み合わせを使用して、急速に変化する地球の一部の進化を追跡しました。
上下の数値標高マップは、大きな海底火山の最上部であるフンガトンガ-フンガハアパイの劇的な変化を示しています。海底から1.8km（1.1マイル）の高さで、幅は20 km（12マイル）で、直径5kmの海底カルデラが上にあります。島はフンガカルデラの縁の一部であり、水上に立っていた建物の唯一の部分でした。
これで、2つの古い島の大きな塊とともに、新しい土地がすべてなくなりました。


2022年1月17日JPEG

「これは暫定的な見積もりですが、噴火によって放出されるエネルギー量は、4〜18メガトンのTNTに相当すると思います」とNASAのゴダード宇宙飛行センターの主任科学者であるガービンは述べています。「その数は、除去された量、岩の抵抗力、および噴煙雲がさまざまな速度で大気に吹き込まれた高さに基づいています。」爆風は広島の核爆発の数百倍に相当する力学的エネルギーを放出した。比較のために、科学者は、セントヘレンズ山が1980年に24メガトンで爆発し、クラカトアが1883年に200メガトンのエネルギーで爆発したと推定しています。
GarvinとNASAの同僚であるDanSlaybackは、数人の研究者と協力して、喫水線の上下にあるフンガトンガ-フンガハアパイの詳細な地図を作成しました。彼らは、カナダ宇宙庁のRADARSAT Constellation Missionの高解像度レーダー、商用衛星会社Maxarの光学観測、NASAのICESat-2ミッションの高度計を使用しました。彼らはまた、NASAとコロンビア大学と協力してシュミット海洋研究所によって収集されたソナーベースの水深データを使用しました。
過去6年間、NASA、コロンビア、トンガ地質学サービス、および海教育協会の研究者が協力して、進行中の波のチャーンと熱帯低気圧による時折の打撃によって若い地形がどのように侵食されているかを調べました。彼らはまた、野生生物（さまざまな種類の低木、草、昆虫、鳥）がフンガトンガとフンガハアパイの緑豊かな生態系から移動し、新しい土地のより不毛な風景に植民地化したことにも注目しました。


2019年10月11日JPEG

1月に物事は劇的に変化しました。2022年の最初の数週間は、マグマと海水が島の中央近くの噴出口で相互作用したため、テフラ、灰、蒸気、その他の火山ガスが断続的に小さな爆発を起こし、火山活動は十分に典型的であるように見えました。進行中のスルツェイ式噴火は、成長する火山円錐丘に灰と凝灰岩の新しい堆積物を追加することによって、景観を再形成し、島を拡大していました。
「1月初旬までに、私たちのデータは、島が12月の活動が始まる前と比較して約60パーセント拡大したことを示しました」とGarvinは言いました。「島全体が10分の1立方キロメートルの新しい灰で完全に覆われていました。これはすべて、かなり正常で、予想される動作であり、私たちのチームにとって非常にエキサイティングでした。」
しかし、1月13日から14日まで、異常に強力な一連の爆風が成層圏に急増する灰を送りました。その後、1月15日の爆発により、高度40 km（25マイル）、場合によっては50 kmの物質が発射され、近くの島々が灰で覆われ、破壊的な津波が発生しました。国際宇宙ステーションに搭乗している宇宙飛行士が、この南太平洋上の灰の写真を撮りました。


2022年1月16日JPEG

ほとんどのスルツェイ式噴火は、マグマと接触する比較的少量の水を伴います。「マグマにほんの少しの水が滴り落ちると、それは水が熱いフライパンに当たるようなものです。蒸気が発生し、水がすぐに燃え尽きます」とGarvin氏は説明します。「15日に起こったことは本当に異なっていました。フンガトンガ-フンガハアパイには地震計がないため、理由はわかりませんが、何かが基礎の硬い岩を弱め、カルデラの北縁を部分的に崩壊させたに違いありません。それは、鍋の底が脱落し、非常に高温で大量の水が地下のマグマ溜りに流れ込むことを可能にするものと考えてください。」
温度またはマグマは通常摂氏1000度を超えます。海水は20℃に近いです。特にマグマ溜りの限られたスペースでは、2つの混合は非常に爆発的になる可能性があります。「大量の水が必要だったため、これは標準的なスルツェイ式噴火ではありませんでした」とGarvin氏は述べています。「実際、火山学の私の同僚の何人かは、この種の出来事はそれ自身の指定に値すると考えています。今のところ、私たちはそれを非公式に「超スルツェイ式噴火」と呼んでいます。」

Using Earth to understand how water may have affected volcanoes on Mars

ガービンのような地質学者にとって、このような「スルツェイ式の島」の誕生と進化を見るのは魅力的です。これは、他に現代的な例があまりないことも一因です。1963年から1967年にアイスランドの近くに形成され、半世紀以上経ってもまだ存在しているスルツェイを除いて、ほとんどの新しいスルツェイ島は数か月または数年以内に侵食されます。
これらの島々についてGarvinが興味を持っているのは、火星について教えてくれるかもしれないことです。「新しく作られた、急速に進化している小さな火山島は、火星の地表水としての役割を果たしている窓であり、それらが同様の小さな火山地形にどのように影響したかを示しています」と彼は言いました。「実際には、いくつかの地域の火星に似たような特徴のフィールドが見られます。」
ジョシュアスティーブンスによるNASA地球観測所の画像、Dan Slayback / NASA / GSFCの提供による標高データを使用。宇宙飛行士の写真ISS066-E-117965は、2022年1月16日に、焦点距離50mmのNikonD5デジタルカメラで撮影されました。ダン・スレイバックによるNASAの地上写真。アダム・ヴォイランドによる物語。


参考資料とリソース
Garvin、JB etal。（2018年3月11日）地球の最新の火山島の急速な進化の監視とモデリング：高空間分解能衛星観測を使用したフンガトンガフンガハアパイ（トンガ） 。地球物理学研究者の手紙、45（8）、3445-3452。
ガーディアン（2022年1月17日）トンガ火山：噴火とその余波への視覚的なガイド。2022年1月21日にアクセス。
Hite、E。etal 。（2020）地球の最新の陸地であるフンガトンガフンガハアパイの人間性のダイナミクスを探る。Journal of Volcanology and Geothermal Research、401、106902。
NASA Earth Expeditions（2019）トンガ。2022年1月18日にアクセス。
自然（2022年1月20日）トンガの噴火は、宇宙科学者が火星を理解するのにどのように役立っているか。2022年1月21日にアクセス。
NASA Scientific Visualization Studio（2018年6月8日）地球を使用して、水が火星の火山にどのように影響したかを理解します。2022年1月21日にアクセス。
NASA（2017年12月11日）は、何年も続く可能性が高い、タフなもので作られた新しいトンガ島を示しています。2022年1月21日にアクセス。
NPR（2022年1月18日）NASAの科学者は、トンガの爆発を10メガトンと推定しています。2022年1月21日にアクセス。
NPR（2022年1月21日）核実験モニターは、トンガ火山の爆発を「これまでに見た中で最大のもの」と呼んでいます。。2022年1月21日にアクセス。
ワイアード（2022年1月20日）科学者たちはトンガの火山の怒りを理解するために競争しています。2022年1月21日にアクセス。
ナショナルジオグラフィック（2022年1月20日）トンガの火山爆発は島を破壊し、多くの謎を生み出しました。2022年1月21日にアクセス。
トンガ近郊のNASA地球観測所の海底噴火。2022年1月21日にアクセス。