Малі підводні вулкани здатні спричиняти гігантські цунамі

Виверження вулкана Гунга в Тонзі 2022 року спричинило найвище цунамі, будь-коли зафіксоване від підводного виверження — біля джерела хвилі сягали приблизно 40 метрів. Нове дослідження в Nature Geoscience пов’язує їхню потужність з обвалом кальдери: ділянка дна завширшки близько 4 кілометрів миттєво просіла на кілометр, витіснивши величезний об’єм води.

Вулканічні цунамі бувають смертоноснішими за виверження: 1883 року Кракатау в Індонезії забрав понад 30 тисяч життів, багатьох убила хвиля, а не уламки. У глибинах океану високий тиск пригнічує вибухи, зате ближче до поверхні вони стають значно потужнішими.

Мала кальдера з глибоким провалом

Дослідники порівняли карту дна 2015–2016 років з картами п’яти експедицій, проведених з квітня по жовтень 2022 року. До виверження дно кальдери лежало за 150–200 метрів під рівнем моря, потім просіло майже на кілометр — до глибин 850 метрів. Лише обвал дна становить близько 6,85 кубічного кілометра.

Кальдера Гунги має лише близько 4 кілометрів у діаметрі — одна з найменших серед 177 кальдер у глобальній базі, проте незвично глибока для свого розміру. Дно зберегло форму та просіло, ніби поршень у циліндрі. На картах видно концентричні тераси та урвища заввишки 100–150 метрів уздовж краю.

Чому обвал був таким швидким

Ключ — у геометрії резервуара магми: його покрівля була тонкою та широкою, а сам резервуар лежав лише за 2 кілометри під вулканом. За розрахунками, покрівля могла завалитися від падіння тиску лише на 30 мегапаскалів; достатньо було втратити чверть магми.

Осадові структури свідчать, що кальдера обвалилася під час виверження: сейсмічна зйомка за три місяці виявила зсувні відклади під пірокластичними шарами, усередині та над ними. Розломи, пов’язані з просіданням, могли відкрити морській воді шлях до неглибокого резервуара.

Ризик за межами Гунги

Гунга належить до дуги Тонга—Кермадек, де щонайменше 74 підводні вулкани, 20 з них — кальдерні комплекси; сусідні Тофуа та Фонуафооу схожі на неї формою, будовою та складом магми. Проте більшість підводних кальдер ніколи не досліджували детально, а багато з них не мають карт.

Гунга — рідкісний виняток: її детальна карта 2015–2016 років, з опорою на лазерну альтиметрію NASA ICESat-2, стала базою для порівняння. Стаття наголошує на нагальній потребі повторного картування дна з високою роздільністю, щоб посилити системи раннього попередження про цунамі та захистити критичну підводну інфраструктуру, «особливо в погано досліджених регіонах, як-от південно-західна частина Тихого океану».