Wulkanolodzy chcą wwiercić się do komory wulkanicznej, pobrać próbki i założyć czujniki

Przed 12 laty w kalderze wulkanu Krafla na Islandii odbywały się poszukiwania gorących źródeł, które chciano wykorzystać do uzyskania energii geotermalnej. Nagle wiertło przebiło komorę wulkaniczną. Przez jakiś czas, zanim osłona otworu się nie rozpadła, istniała tam najgorętsza znana nam studnia geotermalna. Teraz zakończono przygotowania do powrotu na to miejsce i ponowne wwiercenie się, tym razem celowo, do komory wulkanicznej. Specjaliści chcą tam założyć pierwsze na świecie długoterminowe obserwatorium magmy.

Prowadziliśmy badania na Marsie i na Wenus. Ale nigdy nie obserwowaliśmy magmy płynącej pod powierzchnią Ziemi, mówi Paolo Papale, dyrektor ds. badań we włoskim Narodowym Instytucie Geofizyki i Wulkanologii.

Kaldera Krafla ma około 90 kilometrów średnicy. Położona jest na granicy płyty północnoamerykańskiej i eurazjatyckiej. Wiemy o 29 erupcjach, do jakich doszło w pisanej historii tego regionu. Od 1977 roku istnieje tam elektrownia geotermalna.

Jednak tym, co najbardziej interesuje naukowców jest położona 2 kilometry poniżej komora magmowa. W maju projekt Krafla Magma Testbed (KMT) otrzymał dofinansowanie od International Continental Scientific Drilling Program, który uznał go za jeden z najważniejszych projektów nadchodzącej dekady. Teraz, dzięki dodatkowemu finansowaniu od islandzkich i europejskich agend naukowych projekt może wejść w fazę przygotowań. Na tym etapie mają zostać przedstawione technologie, które spowodują, że wykonany odwiert pozostanie otwarty oraz modele pokazujące, jak będzie zachowywała się komora magmowa, w której na stałe znajdzie się otwór. Pierwszy odwiert, na którego wykonanie przeznaczono 25 milionów dolarów. może mieć miejsce już w 2023 roku.

Badania magmy pod powierzchnią Ziemi dostarczyłoby niezwykle cennych informacji. Obecnie nie jesteśmy w stanie prowadzić tego typu badań. Wulkanolodzy wnioskują o ruchu magmy na podstawie pomiarów GPS, sejsmografów i radarów. Mogą badać odsłonięte komory zastygniętej magmy czy jej ruch na powierzchni Ziemi. Jednak w ten sposób nie poznamy wielu tajemnic.

Komory zastygniętej lawy są niepełne, wybiórczo pozbawione części materiału, który wypłynął w wyniku erupcji. Z kolei lawa, która wydobyła się na powierzchnię nie zawiera większości gazów, które wywołały erupcję i wpływały na jej oryginalną temperaturę, ciśnienie i skład. Na podstawie inkluzji i bąbli uwięzionych gazów w zastygłej lawie można wnioskować o jej oryginalnym składzie. Jednak dopiero pobranie i zbadanie próbek z Krafli pozwoli stwierdzić, czy dotychczasowe szacunki są prawidłowe.

W ramach projektu KMT mają zostać zebrane próbki magmy, a w komorze magmowej mają zostać umieszczone czujniki mierzące temperaturę, ciśnienie i skład chemiczny. Przed naukowcami i inżynierami olbrzymie wyzwanie technologiczne, bo wszystko ma działać w temperaturach przekraczających 1000 stopni Celsjusza. Partnerzy KMT, którzy będą wykonywali odwiert, już testują elastyczne metody łączenia stalowych elementów osłony otworu, które będą kurczyły się i rozszerzały w miarę zmian temperatury. Opracowane na potrzeby projektu rozwiązania technologiczne mogą przydać się podczas badań Wenus. Badaniami niezwykle zainteresowany jest też islandzki przemysł geotermalny. Lepsze zrozumienie magmy i opracowanie odpowiednich technologii pozwoliłoby w przyszłości pozyskiwać ciepło znacznie bliżej jego źródła, co dramatycznie zwiększyłoby produkcję energii.

W końcu zaś, jeśli projekt KMT potrwa przez wystarczająco długo, niewykluczone, że w kalderze Kafla będzie miała miejsce kolejna erupcja, a wówczas będziemy mogli obserwować ją na żywo, z perspektywy magmy znajdującej się pod ziemią. Do ostatnich takich wydarzeń w systemie Krafla doszło w latach 1975–1984, kiedy to w wyniku 9 małych erupcji wypłynęło 0,25 km³ lawy.

Krafla Islandia magma komora wulkaniczna magma