Vulkaner är kända för sin destruktiva kraft. I själva verket finns det få naturkrafter som konkurrerar med deras enorma, fantastiska makt, eller har lämnat lika stora effekter på människans psyke. Vem har inte hört talas om berättelser om Mt. Vesuv utbröt och begravde Pompeii? Det finns också den minoiska utbrotten, utbrottet som ägde rum under det andra årtusendet fvt på Santorini-ön och förstörde den minoiska bosättningen där.
I Japan, Hawaii, Sydamerika och över hela Stilla havet, finns det otaliga fall av utbrott som tar en fruktansvärd vägtull. Och vem kan glömma dagens utbrott som St. Helens-berget? Men skulle det överraska dig att veta att vulkanerna trots deras destruktiva kraft faktiskt kommer med sin del av fördelarna? Från att berika marken till att skapa nya landmassor är vulkaner också en produktiv kraft.
Jordanrikning:
Vulkanutbrott resulterar i att askan sprids över stora områden runt utbrottet. Och beroende på kemin i magma från vilken den bröt ut kommer denna ask att innehålla varierande mängder jordnäringsämnen. Medan de vanligaste elementen i magma är kiseldioxid och syre, resulterar utbrott också i frisläppande av bland annat vatten, koldioxid (CO²), svaveldioxid (SO²), vätesulfid (H²S) och väteklorid (HCl).
Dessutom släpper utbrott av stenar som potolivin, pyroxen, amfibol och fältspat, som i sin tur är rikt på järn, magnesium och kalium. Som ett resultat är regioner som har stora avsättningar av vulkanjord (dvs bergssluttningar och dalar nära utbrottplatser) ganska bördig. Till exempel har de flesta av Italien dålig jord som består av kalksten.
Men i regionerna runt Neapel (platsen för berg Vesuvius) finns det bördiga landsträckor som skapades av vulkanutbrott som ägde rum för 35 000 och 12 000 år sedan. Jorden i denna region är rik eftersom vulkanutbrottet deponerar de nödvändiga mineralerna som sedan väder ut och bryts ned av regn. När de väl absorberats i jorden blir de en stadig tillförsel av näringsämnen för växtlivet.
Hawaii är en annan plats där vulkanismen ledde till rik jord, vilket i sin tur möjliggjorde uppkomsten av blomstrande jordbrukssamhällen. Mellan 1500- och 1700-talet på öarna Kauai, O’ahu och Molokai möjliggjorde odlingen av grödor som taros och sötpotatis tillväxten av kraftfulla makter och blomningen av kulturen som vi förknippar med Hawaii idag.
Vulkaniska landformationer:
Förutom att sprida aska över stora landområden, skjuter vulkaner också material till ytan som kan resultera i bildandet av nya öar. Till exempel skapades hela den hawaiianska kedjan av öar av det ständiga utbrottet av en enda vulkanisk het plats. Över hundratusentals år krossade dessa vulkaner havets yta och blev bebodda öar och vilopauser under långa sjöresor.
Detta är fallet över hela Stilla havet, var ö-kedjor som Mikronesien, Ryukyuöarna (mellan Taiwan och Japan), Aleutiska öarna (utanför Alaska kust), Marianöarna och Bismark skärgård alla bildades längs bågar som är parallella och nära en gräns mellan två konvergerande tektoniska plattor.
Mycket samma sak gäller Medelhavet. Längs den helleniska bågen (i östra Medelhavet) ledde vulkanutbrott till skapandet av Joniska öarna, Cypern och Kreta. Den närliggande södra Egeiska bågen ledde under tiden till bildandet av Aegina, Methana, Milos, Santorini och Kolumbo och Kos, Nisyros och Yali. Och i Karibien ledde vulkanisk verksamhet till skapandet av Antilles skärgård.
Där dessa öar bildades utvecklades unika arter av växter och djur till nya former på dessa öar, vilket skapade balanserade ekosystem och ledde till nya nivåer av biologisk mångfald.
Vulkaniska mineraler och stenar:
En annan fördel med vulkaner är de ädelstenar, mineraler och byggnadsmaterial som utbrott gör tillgängliga. Till exempel bryts stenar som vulkanisk aska och perlit (vulkaniskt glas) alla för olika kommersiella användningsområden. Dessa inkluderar att agera som slipmedel i tvålar och hushållsrengöringsmedel. Vulkansk aska och pimpsten används också som ett lättviktsaggregat för framställning av cement.
De finaste kvaliteterna av dessa vulkaniska stenar används i metallpolering och för träbearbetning. Krossad och slipad pimpsten används också för lös fyllnadsisolering, filterhjälpmedel, fjäderfäströ, jordbalsam, svepande förening, insekticidbärare och motorvägsdressing.
Perlit används också som ett aggregat i gips eftersom det expanderar snabbt vid uppvärmning. I prefabricerade väggar används den också som ett aggregat i betong. Krossad basalt och diasbas används också för vägmetall, järnvägsballast, takgranulat eller som skyddsarrangemang för strandlinjer (riprap). Basalt och diabasaggregat med hög täthet används i betongsköldarna hos kärnreaktorer.
Härdad vulkanaska (kallas tuff) gör ett särskilt starkt, lätt byggnadsmaterial. De gamla romarna kombinerade tuff och kalk för att göra en stark, lätt betong för väggar och byggnader. Pantheons tak i Rom är tillverkad av denna typ av betong eftersom det är så lätt.
Ädelmetaller som ofta finns i vulkaner inkluderar svavel, zink, silver, koppar, guld och uran. Dessa metaller har ett brett spektrum av användningar i moderna ekonomier, allt från fina metallbearbetningar, maskiner och elektronik till kärnkraft, forskning och medicin. Ädelstenar och mineraler som finns i vulkaner inkluderar opaler, obsidian, eldagat, melit, gips, onyx, hematit och andra.
Global kylning:
Vulkaner spelar också en viktig roll i att regelbundet kyla av planeten. När vulkanisk aska och föreningar som svaveldioxid släpps ut i atmosfären, kan det reflektera några av solens strålar tillbaka i rymden och därmed minska mängden värmeenergi som absorberas av atmosfären. Denna process, känd som ”global dimming”, har därför en svalande effekt på planeten.
Kopplingen mellan vulkanutbrott och global kylning har varit föremål för vetenskaplig studie i årtionden. Under den tiden har flera dips observerats i globala temperaturer efter stora utbrott. Och även om de flesta askmoln försvinner snabbt, har den tillfälliga förlängda perioden med kallare temperaturer spårats till särskilt stora utbrott.
På grund av denna väl etablerade koppling har vissa forskare rekommenderat att svaveldioxid och andra släpps ut i atmosfären för att bekämpa den globala uppvärmningen, en process som kallas ekologisk teknik.
Varma källor och geotermisk energi:
En annan fördel med vulkanism kommer i form av geotermiska fält, som är ett område på jorden som kännetecknas av ett relativt högt värmeflöde. Dessa fält, som är resultatet av nuvarande, eller ganska ny, magmatisk aktivitet, finns i två former. Lågtemperaturfält (20-100 ° C) beror på hett berg under aktiva fel, medan högtemperaturfält (över 100 ° C) är associerade med aktiv vulkanism.
Geotermiska fält skapar ofta varma källor, gejsrar och kokande lerbassänger, som ofta är en populär destination för turister. Men de kan också utnyttjas för geotermisk energi, en form av kolneutral kraft där rör placeras i jorden och kanaliserar ånga uppåt för att vrida turbiner och generera elektricitet.
I länder som Kenya, Island, Nya Zeeland, Filippinerna, Costa Rica och El Salvador ansvarar geotermisk kraft för att tillhandahålla en betydande del av landets strömförsörjning - från 14% i Costa Rica till 51% i Kenya. I alla fall beror detta på att länderna befinner sig i och runt aktiva vulkanregioner som möjliggör förekomst av rikliga geotermiska fält.
Utgasning och atmosfärisk bildning:
Men överlägset är den mest fördelaktiga aspekten av vulkaner den roll de spelar i bildandet av en planetens atmosfär. Kort sagt, jordens atmosfär började bildas efter dess bildning för 4,6 miljarder år sedan, då vulkanutgassing ledde till skapandet av gaser lagrade i jordens inre för att samlas runt planetens yta. Inledningsvis bestod denna atmosfär av vätesulfid, metan och 10 till 200 gånger så mycket koldioxid som dagens atmosfär.
Efter cirka en halv miljard år kyldes och stelnade jordens yta tillräckligt för att vatten skulle kunna samlas på den. Vid denna punkt skiftades atmosfären till en sammansatt av vattenånga, koldioxid och ammoniak (NH3). Mycket av koldioxid löstes upp i haven, där cyanobakterier utvecklades för att konsumera den och släppa syre som en biprodukt. Under tiden började ammoniaken brytas ned genom fotolys, frigör väte i rymden och lämnade kvävet efter.
En annan nyckelroll som vulkanismen spelade för 2,5 miljarder år sedan, under gränsen mellan det arkeiska och proterozoiska eran. Det var vid denna tidpunkt som syre började dyka upp i vårt syre på grund av fotosyntes - vilket kallas ”Great Oxidation Event”. Enligt senaste geologiska studier indikerar dock biomarkörer att syreproducerande cyanobakterier släppte syre på samma nivåer som det finns idag. Kort sagt, syre som producerades måste gå någonstans för att det inte skulle dyka upp i atmosfären.
Bristen på land vulkaner tros vara ansvarig. Under den arkeiska tidsåldern fanns det bara ubåtvulkaner, som hade effekten av att skrubba syre från atmosfären och binda det till syreinnehållande mineraler. Vid den archaean / proterozoic gränsen uppstod stabiliserade kontinentala landmassor, vilket ledde till land vulkaner. Från denna punkt och framåt visar markörer att syre började dyka upp i atmosfären.
Vulkanism spelar också en viktig roll i atmosfären på andra planeter. Kvikksølvs tunna exosfär av väte, helium, syre, natrium, kalcium, kalium och vattenånga beror på en del av vulkanismen, som med jämna mellanrum fyller på den. Venus 'otroligt täta atmosfär tros också periodvis fyllas av vulkaner på ytan.
Och Io, Jupiters vulkaniskt aktiva måne, har en extremt svag atmosfär av svaveldioxid (SO²), svavelmonoxid (SO), natriumklorid (NaCl), svaveloxid (SO), atomsvavel (S) och syre (O). Alla dessa gaser tillhandahålls och fylls på av de många hundratals vulkanerna som ligger över månens yta.
Som ni ser är vulkaner faktiskt en ganska kreativ kraft när allt är sagt och gjort. I själva verket är oss markjordiska organismer beroende av dem för allt från luften vi andas in, till den rika jord som producerar vår mat, till den geologiska aktiviteten som ger upphov till markförnyelse och biologisk mångfald.
Vi har skrivit många artiklar om vulkaner för Space Magazine. Här är en artikel om utrotade vulkaner, och här är en artikel om aktiva vulkaner. Här är en artikel om vulkaner.
Vill du ha mer resurser på jorden? Här är en länk till NASA: s Human Spaceflight-sida och här är NASA: s synliga jord.
Astronomy Cast har också relevanta avsnitt om ämnet Earth, som en del av vår turné genom solsystemet - Avsnitt 51: Earth.
