Wulkany są znane ze swojej niszczycielskiej mocy. W rzeczywistości istnieje niewiele sił natury, które mogłyby konkurować z ich czystą, niesamowitą siłą lub wywarły tak duży wpływ na ludzką psychikę. Kto nie słyszał o opowieściach o Mt. Wezuwiusz wybuchający i grzebiąc Pompeje? Istnieje również erupcja minojska, erupcja, która miała miejsce w 2. tysiącleciu pne na wyspie Santorini i zdewastowała tam osadę minojską.
W Japonii, na Hawajach, w Ameryce Południowej i na całym Pacyfiku zdarzają się niezliczone przypadki erupcji, które mają straszne żniwo. A kto może zapomnieć o współczesnych erupcjach, takich jak Mount St. Helens? Ale czy zaskoczyłoby cię, gdybyś wiedział, że pomimo swojej niszczycielskiej mocy, wulkany rzeczywiście przynoszą korzyści? Od wzbogacania gleby po tworzenie nowych mas lądowych, wulkany są również siłą produkcyjną.
Wzbogacanie gleby:
Erupcje wulkaniczne powodują rozproszenie popiołu na rozległych obszarach wokół miejsca erupcji. W zależności od chemii magmy, z której wybuchła, popiół będzie zawierał różne ilości składników odżywczych w glebie. Podczas gdy najliczniej występującymi pierwiastkami w magmie są krzemionka i tlen, erupcje powodują także uwalnianie wody, dwutlenku węgla (CO²), dwutlenku siarki (SO²), siarkowodoru (H²S) i chlorowodoru (HCl), między innymi.
Ponadto erupcje uwalniają kawałki skały, takie jak potoliwiński, piroksen, amfibol i skalenie, które z kolei są bogate w żelazo, magnez i potas. W rezultacie regiony, które mają duże złoża gleby wulkanicznej (tj. Stoki górskie i doliny w pobliżu miejsc erupcji) są dość żyzne. Na przykład większość Włoch ma słabe gleby, które składają się ze skały wapiennej.
Ale w regionach wokół Neapolu (miejsce Wezuwiusza) żyzne połacie ziemi powstały w wyniku erupcji wulkanicznych, które miały miejsce 35 000 i 12 000 lat temu. Gleba w tym regionie jest bogata, ponieważ erupcja wulkaniczna deponuje niezbędne minerały, które są następnie zwietrzałe i rozkładane przez deszcz. Po wchłonięciu do gleby stają się stałym źródłem składników odżywczych dla życia roślin.
Hawaje to kolejne miejsce, w którym wulkanizm doprowadził do bogatej gleby, co z kolei pozwoliło na powstanie kwitnących społeczności rolniczych. Między XV a XVIII wiekiem na wyspach Kauai, O’ahu i Molokai uprawa takich roślin jak taro i słodkie ziemniaki pozwoliła na powstanie potężnych wodzów i rozkwit kultury, którą kojarzymy dzisiaj z Hawajami.
Formacje wulkaniczne:
Oprócz rozsypywania popiołu na dużych obszarach lądu wulkany wypychają również materiał na powierzchnię, co może powodować powstawanie nowych wysp. Na przykład cały hawajski łańcuch wysp powstał w wyniku ciągłych erupcji jednego gorącego miejsca wulkanicznego. W ciągu setek tysięcy lat wulkany te przedzierały się przez powierzchnię oceanu, stając się wyspami nadającymi się do zamieszkania, i zatrzymują się podczas długich podróży morskich.
Tak jest na całym Pacyfiku, gdzie łańcuchy wysp, takie jak Mikronezja, Wyspy Ryukyu (między Tajwanem i Japonią), Wyspy Aleuckie (u wybrzeży Alaski), Wyspy Mariany i Archipelag Bismark powstały wzdłuż łuków, które są równoległe i bliskie granicy między dwoma zbieżnymi płytami tektonicznymi.
Podobnie jest w przypadku Morza Śródziemnego. Wzdłuż łuku greckiego (we wschodniej części Morza Śródziemnego) erupcje wulkaniczne doprowadziły do powstania Wysp Jońskich, Cypru i Krety. Tymczasem pobliski Łuk Morza Egejskiego doprowadził do powstania Eginy, Methany, Milos, Santorini i Kolumbo oraz Kos, Nisyros i Yali. A na Karaibach działalność wulkaniczna doprowadziła do powstania archipelagu Antyli.
Tam, gdzie powstały te wyspy, unikalne gatunki roślin i zwierząt ewoluowały w nowe formy na tych wyspach, tworząc zrównoważone ekosystemy i prowadząc do nowego poziomu różnorodności biologicznej.
Minerały i kamienie wulkaniczne:
Kolejną korzyścią dla wulkanów są cenne klejnoty, minerały i materiały budowlane, które udostępniają erupcje. Na przykład, kamienie takie jak popiół wulkaniczny pumeks i perlit (szkło wulkaniczne) są wydobywane do różnych zastosowań komercyjnych. Obejmują one działanie ścierne w mydłach i domowych środkach czyszczących. Popiół wulkaniczny i pumeks są również stosowane jako lekkie kruszywo do produkcji cementu.
Najlepsze gatunki tych skał wulkanicznych stosuje się w polerkach metalowych i do obróbki drewna. Kruszony i mielony pumeks stosuje się również do izolacji luźnych wypełnień, pomocy filtracyjnych, ściółki drobiowej, środka do wzbogacania gleby, mieszanki do zamiatania, nośnika środków owadobójczych i opatrunku na autostradzie.
Perlit jest również stosowany jako kruszywo w gipsie, ponieważ szybko się rozszerza po podgrzaniu. W prefabrykowanych ścianach jest również stosowany jako kruszywo w betonie. Kruszony bazalt i diasbase są również stosowane do metali drogowych, podsypki kolejowej, granulatu dachowego lub jako środki ochronne dla linii brzegowych (riprap). Bazalt o dużej gęstości i agregat diabazowy są stosowane w betonowych osłonach reaktorów jądrowych.
Utwardzony popiół wulkaniczny (zwany tufem) tworzy szczególnie mocny, lekki materiał budowlany. Starożytni Rzymianie połączyli tuf i wapno, aby stworzyć mocny, lekki beton na ściany i budynki. Dach Panteonu w Rzymie jest wykonany z tego rodzaju betonu, ponieważ jest tak lekki.
Cenne metale, które często znajdują się w wulkanach, to siarka, cynk, srebro, miedź, złoto i uran. Metale te mają szeroki zakres zastosowań we współczesnych gospodarkach, od drobnej obróbki metali, maszyn i elektroniki po energię jądrową, badania i medycynę. Kamieniami szlachetnymi i minerałami znajdującymi się w wulkanach są opale, obsydian, agat ognisty, mąt, gips, onyks, hematyt i inne.
Globalne chłodzenie:
Wulkany odgrywają również istotną rolę w okresowym ochładzaniu planety. Kiedy popiół wulkaniczny i związki takie jak dwutlenek siarki są uwalniane do atmosfery, może odbijać niektóre promienie słoneczne z powrotem w przestrzeń kosmiczną, zmniejszając w ten sposób ilość energii cieplnej pochłoniętej przez atmosferę. Proces ten, znany jako „globalne przyciemnianie”, ma zatem działanie chłodzące na planetę.
Związek między erupcjami wulkanicznymi a globalnym chłodzeniem jest przedmiotem badań naukowych od dziesięcioleci. W tym czasie zaobserwowano kilka spadków w temperaturach globalnych po dużych erupcjach. I chociaż większość chmur popiołu szybko się rozprasza, okazjonalnie dłuższy okres niższych temperatur został przypisany szczególnie dużym erupcjom.
Z powodu tego dobrze ugruntowanego związku niektórzy naukowcy zalecili uwalnianie dwutlenku siarki i innych do atmosfery w celu zwalczania globalnego ocieplenia, procesu znanego jako inżynieria ekologiczna.
Gorące źródła i energia geotermalna:
Kolejną korzyścią wulkanizmu są pola geotermalne, które są obszarem Ziemi charakteryzującym się stosunkowo wysokim przepływem ciepła. Te pola, które są wynikiem obecnej lub dość niedawnej aktywności magicznej, mają dwie formy. Pola niskiej temperatury (20-100 ° C) są spowodowane gorącą skałą poniżej aktywnych uszkodzeń, podczas gdy pola wysokiej temperatury (powyżej 100 ° C) są związane z aktywnym wulkanizmem.
Pola geotermalne często tworzą gorące źródła, gejzery i wrzące baseny błotne, które są często popularnym celem turystów. Ale można je również wykorzystać do pozyskiwania energii geotermalnej, formy neutralnej pod względem emisji węgla energii, w której rury są umieszczane w Ziemi i kierują parę w górę, aby obracać turbiny i wytwarzać energię elektryczną.
W krajach takich jak Kenia, Islandia, Nowa Zelandia, Filipiny, Kostaryka i Salwador energia geotermalna jest odpowiedzialna za zapewnienie znacznej części dostaw energii w kraju - od 14% w Kostaryce do 51% w Kenii. We wszystkich przypadkach wynika to z faktu, że kraje znajdują się w aktywnych regionach wulkanicznych i wokół nich, co pozwala na obecność obfitych pól geotermalnych.
Odgazowywanie i tworzenie się atmosfery:
Jednak zdecydowanie najbardziej korzystnym aspektem wulkanów jest ich rola w tworzeniu atmosfery planety. Krótko mówiąc, atmosfera ziemska zaczęła się formować po powstaniu 4,6 miliarda oczu temu, kiedy odgazowanie wulkanu doprowadziło do powstania gazów zgromadzonych we wnętrzu Ziemi, które gromadzą się wokół powierzchni planety. Początkowo ta atmosfera składała się z siarkowodoru, metanu i 10 do 200 razy więcej dwutlenku węgla niż dzisiejsza atmosfera.
Po około pół miliarda lat powierzchnia Ziemi ochłodziła się i zestaliła na tyle, że gromadzi się na niej woda. W tym momencie atmosfera zmieniła się w atmosferę złożoną z pary wodnej, dwutlenku węgla i amoniaku (NH3). Znaczna część dwutlenku węgla rozpuszcza się w oceanach, gdzie rozwijały się sinice, które zużywają go i uwalniają tlen jako produkt uboczny. Tymczasem amoniak zaczął ulegać rozkładowi w wyniku fotolizy, uwalniając wodór w przestrzeń i pozostawiając azot.
Inna kluczowa rola, jaką odgrywa wulkanizm, miała miejsce 2,5 miliarda lat temu, na granicy epoki archaejskiej i proterozoicznej. Właśnie w tym momencie tlen zaczął pojawiać się w naszym tlenie w wyniku fotosyntezy - co określa się mianem „wielkiego zdarzenia utleniania”. Jednak zgodnie z ostatnimi badaniami geologicznymi biomarkery wskazują, że cyjanobakterie wytwarzające tlen uwalniają tlen na tym samym poziomie, co obecnie. Krótko mówiąc, wytwarzany tlen musiał gdzieś iść, aby nie pojawił się w atmosferze.
Uważa się, że brak wulkanów lądowych jest odpowiedzialny. W erze archaejskiej istniały tylko podwodne wulkany, które powodowały szorowanie tlenu z atmosfery, wiążąc go z minerałami zawierającymi tlen. Na granicy archaejskiej / proterozoicznej powstały ustabilizowane masy lądowe kontynentu, prowadzące do wulkanów lądowych. Od tego momentu markery pokazują, że tlen zaczął pojawiać się w atmosferze.
Wulkanizm odgrywa również istotną rolę w atmosferach innych planet. Cienka egzosfera rtęci złożona z wodoru, helu, tlenu, sodu, wapnia, potasu i pary wodnej wynika z części wulkanizmu, który okresowo go uzupełnia. Uważa się, że niezwykle gęsta atmosfera Wenus jest okresowo uzupełniana przez wulkany na jej powierzchni.
Io, wulkanicznie aktywny księżyc Jowisza, ma niezwykle delikatną atmosferę dwutlenku siarki (SO²), tlenku siarki (SO), chlorku sodu (NaCl), tlenku siarki (SO), siarki atomowej (S) i tlenu (O). Wszystkie te gazy są dostarczane i uzupełniane przez setki wulkanów rozmieszczonych na powierzchni Księżyca.
Jak widać, wulkany są naprawdę bardzo kreatywną siłą, kiedy wszystko jest powiedziane i zrobione. W rzeczywistości, my, organizmy lądowe, jesteśmy od nich uzależnieni od wszystkiego, od powietrza, którym oddychamy, od bogatej gleby, która produkuje naszą żywność, po aktywność geologiczną, która powoduje odnowę lądową i różnorodność biologiczną.
Napisaliśmy wiele artykułów o wulkanach dla czasopisma Space Magazine. Oto artykuł o wygasłych wulkanach oraz artykuł o aktywnych wulkanach. Oto artykuł o wulkanach.
Chcesz więcej zasobów na Ziemi? Oto link do strony NASA Human Spaceflight, a tutaj Visible Earth NASA.
Astronomy Obsada ma również odpowiednie odcinki na temat Ziemi, w ramach naszej wycieczki przez Układ Słoneczny - Odcinek 51: Ziemia.
