Waarom was de vulkaanuitbarsting in Tonga zo hevig?

Het Koninkrijk Tonga trekt niet vaak wereldwijde aandacht, maar een gewelddadige uitbarsting van een onderwatervulkaan op 15 januari heeft letterlijk schokgolven over de halve wereld verspreid. Waarom zijn de uitbarstingen van de vulkaan zo explosief, aangezien hij onder de zeespiegel ligt? En wat nu? Hebben we het gehad of mogen we nog wat verwachten van de Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai?

Het uit 177 eilanden bestaande Tonga in Polynesië beslaat 700.000 vierkante kilometer in het zuiden van de Grote Oceaan. Het koninkrijk ligt circa 700 kilometer ten zuidoosten van Fiji en circa 2000 kilometer ten noordoosten van Nieuw-Zeeland. 36 van de eilanden zijn permanent bewoond – in totaal door zo’n 100.000 Polynesiërs. Die hebben al wel vaker pech gehad: in januari 2004 werd Tonga getroffen door de tropische cycloon Heta en in februari 2018 door de tropische cycloon Gita.

Zaterdag barstte dan het vulkanische eiland Hunga Tonga–Hunga Ha’apai uit. Tot aan de westkust van het Amerikaanse continent en Japan in de andere richting richtte de tsunami die volgde daarop schade aan. Aan de vulkaan is meestal niet veel te zien. Hij ligt tussen twee kleine onbewoonde eilanden, Hunga-Ha’apai en Hunga-Tonga, die ongeveer 100 meter boven de zeespiegel uitsteken, 65 kilometer ten noorden van Tonga’s hoofdstad Nuku’alofa. Maar onder de golven verschuilt zich dus wel een enorme vulkaan, ongeveer 1.800 meter hoog en 20 kilometer breed.

De Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai is de afgelopen decennia regelmatig uitgebarsten. In 2009 en 2014-15 bijvoorbeeld, maar deze uitbarstingen waren klein. Volgens vulkanologen is wat zaterdag gebeurde een van de enorme explosies die de vulkaan ongeveer elke duizend jaar kan produceren.

Waarom zijn de uitbarstingen van de vulkaan zo explosief, aangezien hij onder water ligt en je zou verwachten dat zeewater het magma moet afkoelen?

Als magma langzaam in zeewater stijgt, zelfs bij temperaturen van ongeveer 1.200 graden Celsius, vormt zich een dunne stoomfilm tussen het magma en het water. Dat zorgt voor een isolatielaag, waardoor het buitenoppervlak van het magma kan afkoelen. Maar dit proces werkt niet wanneer magma vol met vulkanisch gas uit de grond wordt geschoten. Wanneer magma snel in het water komt, worden eventuele stoomlagen snel verstoord, waardoor heet magma in direct contact komt met koud water.

Vulkaanonderzoekers noemen dit een “brandstof-koelmiddel-interactie”. Een extreem gewelddadige ontploffing verscheurt het magma. Een kettingreactie begint, want nieuwe, verse en hete magmafragmenten worden blootgesteld aan het water en de explosies herhalen zich, waardoor uiteindelijk vulkanische deeltjes worden uitgestoten en knallen met supersonische snelheden worden veroorzaakt.

De uitbarsting van 2014-15 creëerde een vulkanische kegel, die de twee oude Hunga-eilanden verbond om een ​​gecombineerd eiland te creëren van ongeveer 5 kilometer lang. Vulkanologen bezochten het gebied in 2016 en ontdekten toen ze de zeebodem in kaart brachten een verborgen “caldera” 150 meter onder de golven. De caldera is een kraterachtige depressie van ongeveer 5 kilometer breed. Kleine uitbarstingen (zoals in 2009 en 2014-15) komen vooral voor aan de rand van de caldera, maar hele grote komen van de caldera zelf. Deze grote uitbarstingen zijn zo groot dat de top van het uitbarstende magma naar binnen instort, waardoor de caldera dieper wordt.

De vulkanologen hebben bewijs gevonden van twee enorme eerdere uitbarstingen van de Hunga-caldera in afzettingen op de oude eilanden. Ze koppelden deze chemisch aan vulkanische as afzettingen op het grootste bewoonde eiland Tongatapu, 65 kilometer verderop, en gebruikten vervolgens radiokoolstofdateringen om aan te tonen dat grote caldera-uitbarstingen ongeveer om de 1.000 jaar plaatsvinden, met de laatste 1.100 na Christus. Of: met de uitbarsting van zaterdag zit de Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai dus op schema.

Hebben we het nu gehad?

We bevinden ons nog steeds midden in deze grote uitbarstingsreeks en veel aspecten blijven onduidelijk, deels omdat het eiland momenteel wordt verduisterd door aswolken. De twee eerdere uitbarstingen op 20 december 2021 en 13 januari 2022 waren van matige omvang. Ze produceerden wolken tot 17 kilometer hoogte en voegden nieuw land toe aan het gecombineerde eiland dat ontstond door de uitbarsting van 2014-15.

De laatste uitbarsting, die van zaterdag, heeft de schaal opgevoerd. De aspluim is al zo’n 20 kilometer hoog. Het meest opmerkelijke was dat die zich bijna concentrisch verspreidde over een afstand van ongeveer 130 kilometer van de vulkaan, waardoor een pluim ontstond met een diameter van 260 kilometer, voordat die werd vervormd door de wind.

Dit toont een enorme explosieve kracht aan – eentje die niet alleen kan worden verklaard door de magma-water-interactie. Het laat zien dat grote hoeveelheden vers, met gas gevuld magma uit de caldera zijn uitgebarsten.

De uitbarsting veroorzaakte ook een tsunami in heel Tonga en het naburige Fiji en Samoa. Schokgolven doorkruisten vele duizenden kilometers, werden vanuit de ruimte gezien en vastgelegd in Nieuw-Zeeland, zo’n 2.000 kilometers verderop. Al deze tekenen suggereren dat de grote Hunga-caldera is ontwaakt. Tsunami worden gegenereerd door atmosferische en oceaanschokgolven tijdens explosies, maar ze worden ook gemakkelijk veroorzaakt door onderzeese aardverschuivingen en instortingen van de caldera.

In geologische afzettingen van eerdere uitbarstingen van de vulkaan ligt alvast een waarschuwing: ze laten zien dat elk van de duizendjarige grote uitbarstingsepisodes van de caldera veel afzonderlijke, grote explosieve erupties omvatte. Het zou dus best kunnen dat we nog enkele weken of zelfs jaren van grote vulkanische onrust tegemoet gaan met de Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai.

Bron: BussinessAM

Foto: RAMBB-CIRA/NOAA GOES-West