アメリカ航空宇宙局（NASA）の複数の地球観測衛星は最近、パプアニューギニア北部のビスマルク海でのまれな海底火山噴火を同時に監視した。この出来事は、深海盆地に地球上で最も新しい若い島を「作成」する可能性があります。科学者らは、この噴火は深海の地形に対する人間の理解の盲点を明らかにしただけでなく、複数の情報源の衛星データを使用して海底火山活動を研究するための珍しい自然の実験場を提供したと指摘した。
海洋学者は長い間、深海研究の欠点を説明するために皮肉な事実を引用してきた。それは、月や火星の表面の詳細な地形図は、多くの場合、地球の深海底の地図よりも正確であるということである。このギャップはビスマルク海で特に顕著であり、海底構造は断層、火山構造、地溝帯、崖、活動的な沈み込み帯、拡大中心が絡み合って非常に複雑です。しかし、水深が深くソナー計測が難しいため、高解像度の地形データが不足しています。
海底火山の噴火はビスマルク海の真ん中で発生した。 5 月 8 日、地域の地震計が初めて小規模な地震活動のクラスターを記録し、噴火が始まりました。その後、複数の衛星が火山の明白な兆候を迅速に捉えました。5 月 9 日以降、NASA のアクア衛星とテラ衛星は、大気中に上昇する水蒸気を豊富に含む複数の白い噴煙を可視光画像で記録しました。 PACE衛星の海色センサーは、噴火地点周辺の海水色の異常と水の乱れを検出した。
既存の分析では、この噴火は、1972年に記録された海底噴火現場の南東約16キロメートルにある「タイタンリッジ」と呼ばれる火山構造帯で起きた可能性があると考えられている。しかし、地球物理学と火山学のコミュニティは、具体的な噴火火山体、噴火口の元の水深、およびその歴史的活動記録についてまだ合意に達していない。詳細な海底地形データが欠如しているため、この噴火の構造的背景と深海の環境には大きな不確実性が残されています。
より詳細な衛星画像は、NASA/米国地質調査所が共同運用するヨーロッパの Sentinel-2 および Landsat 9 から取得されます。彼らが5月10日と11日に取得した画像は、噴火活動が海面に非常に近いことを示している。疑似カラー合成 (バンド 7-6-5) 画像で、科学者は赤外線信号を介して熱異常の領域を明確に特定しました。 5月12日、スオミ原子力発電所衛星に搭載されたVIIRS機器は、約7平方キロメートルの範囲にわたって広範な熱異常をさらに検出し、大量の高温物質が海水の表面近くにあることを示した。
ミシガン工科大学の火山学者サイモン・カーン氏は、このような広範な熱異常は、噴火口が比較的浅い水域に位置している可能性が高く、従来の海底測深データが示す「数百メートルの水深」とは矛盾していると指摘した。同氏は、これはこの海域の地形図作成に誤りがあることを意味しており、また、最近の地殻変動によって地元の海底地形が大きく変化したことを反映している可能性があると考えている。
光学画像から判断すると、現在の噴火活動は浅海域で非常に激しく、広い範囲で海水が変色し、海面には複数の蒸気噴出口と灰噴出口が分布しています。複数の政府および商業衛星プログラムの中解像度センサーと高解像度センサーが、大規模な軽石いかだを同時に記録しました。軽石いかだは海流によって動かされ、驚くほど伸びる長い浮遊帯を形成する大量の軽石です。これらの浮遊軽石は、火山破片が海面に侵入したことの直接的な証拠であるだけでなく、その後、地域の海洋生態系や船舶の安全性を変える可能性があります。
5月15日にテラ衛星に搭載されたMODIS機器が取得した画像では、噴火地点の西側に白い火山雲が漂っているのが見え、海面に浮遊する軽石群と緑色に変色した広い範囲の海水が南西に広がっている。これは、噴火が深層で海水と混合し、海流に乗って広がり、より広い海洋に火山活動の「痕跡」を残していることをさらに裏付けるものである。
NASAゴダード宇宙飛行センターの主任科学者ジム・ガービン氏は、科学研究チームは現在、噴火のダイナミクスに細心の注意を払っており、「真新しい島が誕生寸前であるかどうかを知るのが待ちきれません」と述べた。同氏は、このような系統的な衛星観測手法を用いて、人類が海底から海面まで「地盤から突き出て」新たな火山島をリアルタイムで目撃することはほとんどなかったと指摘した。
新しい土地が最終的に出現して残り続ける場合、火山学者はその形態学的進化を追跡し続けるでしょう。将来的には、新しい島々がカルデラ クレーターのある凝灰岩丘に発達するか、波の浸食や構造の不安定性により急速に崩壊して消滅する可能性があります。海水が浅いマグマだまりにさらに直接接触すると、噴火パターンもより爆発的な水とマグマの相互作用に変化し、より激しいエネルギー放出と火山灰雲が発生する可能性があります。
近年大きな注目を集めているいくつかの激しい海底噴火と比較すると、ビスマルク海でのこの噴火の全体的な爆発性は比較的限定的です。 2022年、トンガの「フンガ・トンガ・フンガ・ハアパイ」海底火山が短期間に巨大なエネルギーを放出し、強い大気重力波を発生させ、地球規模の大気循環に測定可能な影響を与えた。 2021年の日本の海底火山「福徳岡野場」の噴火も、大規模な火山灰の漂流と海面軽石災害を引き起こした。対照的に、今回の噴火は、広がる地殻変動の背景で起こった「比較的穏やかな」海底火山活動に似ている。
カーン氏の分析では、この現象は火山尾根とその近くの変断層および背弧盆地の拡大中心に関連している可能性があると考えられています。中心が広がる中で形成される火山噴火は、通常、玄武岩質の溶岩が大半を占めており、爆発性は比較的弱いです。一方、最も爆発的な噴火は通常、沈み込み帯で発生し、大規模な成層火山系の揮発性物質に富んだ高粘度のマグマによって支配されます。この地殻構造の違いは、ビスマルク海でのこの噴火が極端な爆発的現象に発展する確率が現時点では低いと推定されていることを意味します。
噴火の継続期間は、現時点で最も不確実な変数の 1 つです。 1972年に同じ海域で起きた海底噴火は約4日間しか続かなかったが、1957年のこの噴火から約100キロ離れたセント・アンドリュー海峡（セント・アンドリュー海峡）の海底噴火は4年近く続いて終息した。これは、同じ広い範囲内の海底火山活動が時間スケールとエネルギー出力の両方で大きく異なる可能性があることを示唆しています。
この噴火によって形成された可能性のある新しい地形をより体系的に特徴付けるために、ギャビンと関連チームは、さまざまなレーダーリモートセンシングリソースを動員することを計画しています。これらには、最近委託された NASA と ISRO が共同開発した NISAR レーダー衛星や、カナダ宇宙機関の RADARSAT コンステレーション ミッションが含まれます。合成開口レーダーは、曇り、雨、さらには夜間の条件下でも地表および海面の変形データを継続的に取得でき、地形の正確なマッピングと新しい島の短期的な進化に重要なサポートを提供します。
ある程度の安定性を備えた島が形成されると、研究者は島の初期進化に関する一連の研究を行うための、ほぼ「ゼロから」の自然実験プラットフォームを手に入れることになります。トンガに新しく誕生した島「フンア・トンガ・フンアハアパイ」でのこれまでの現地調査では、この若い火山島の植生と動物の定着、降雨浸食、化学的風化、波の変化の過程について豊富な詳細が示されている。ギャビン氏は、衛星リモートセンシングと組み合わせた近距離観測を利用して、進化の初期段階におけるさまざまな火山島の共通点と相違点を比較することで、「島の飛行士」が将来再びこの種の新しい土地に上陸する可能性があると提案した。
よりマクロな観点から見ると、このタイプの「新しい島の実験室」は、月への有人帰還ミッションに対照サンプルを提供する機会としても見られています。ギャビン氏は、今後のアルテミスIVミッションでは再び女性と男性の宇宙飛行士を月に送ることになると強調した。人類は、複雑な地表環境における探査戦略や科学機器を検証するために、「地球外環境」に近い、より多くの地球のアナログシーンを緊急に必要としています。同氏の見解では、ビスマルク海でのこの海底火山の噴火が最終的に長い間存在していた若い島を形成した場合、この島は将来の地質学と惑星科学の学際的な学際的研究の中核となるサンプルの1つとなる可能性があるという。