CN-SEO

Diadaptasi dari a Siaran pers Universitas Cornell ditulis oleh David Nutt.

Sistem perpipaan vulkanik sangat luas dan kompleks. Namun keduanya tidak konsisten, bahkan di dalam gunung berapi yang sama.

Sebuah studi baru-baru ini menemukan mekanisme yang sangat berbeda di balik dua letusan bersejarah Gunung Etna di Italia, salah satu gunung berapi aktif tertinggi di Eropa. Memahami dinamika ini dapat membantu ahli geologi menilai risiko letusan di masa depan.

Temuan ini dipublikasikan di Geokimia, Geofisika, Geosistem. Penelitian ini dipimpin oleh Cornell University, dengan kontribusi dari Lamont-Doherty Earth Observatory, yang merupakan bagian dari Columbia School of Climate. Ahli geokimia Lamont, Terry Plank, salah satu penulis penelitian ini, membantu mengumpulkan sampel lapangan dari Gunung Etna yang digunakan tim untuk merekonstruksi pipa bawah tanah gunung berapi tersebut.

Sebuah ledakan ditentukan oleh berbagai faktor, mulai dari viskositas magma hingga gas-gas mudah menguap yang terpisah dari magma saat naik.

“Bayangkan sebotol soda. Jika Anda membuka botolnya tanpa mengocoknya, Anda bisa meminumnya, tapi jika Anda mengocoknya, semua gelembung akan terpisah dengan sangat cepat, dan Anda akan mengalami ledakan,” kata profesor Cornell Esteban Gazel, salah satu penulis makalah tersebut. “Gunung berapi bekerja dengan cara yang sama, dan laboratorium saya mencoba mengukur proses ini.”

Gas vulkanik yang paling penting adalah air dan karbon dioksida. Untuk waktu yang lama, komunitas geologi menganggap air sebagai pendorong utama letusan gunung berapi yang mudah menguap, namun pada tahun 2023 kelompok penelitian Gazel menunjukkan bahwa karbon dioksida juga dapat memicu letusan eksplosif. Para peneliti membuat penemuan ini menggunakan spektroskopi Raman, sebuah teknik yang dapat menganalisis gelembung-gelembung kecil yang terperangkap di dalam kristal yang terbentuk di magma. Gelembung-gelembung ini, yang disebut inklusi, dapat menyimpan informasi tentang seberapa dalam magma tersimpan dan tekanan yang dialaminya sebelum letusan.

“Teknik ini memberi kita kepadatan CO2, dan dengan menggunakan persamaan keadaan kita dapat mengubah kepadatan tersebut menjadi tekanan, dan tekanan dapat diubah menjadi kedalaman,” kata penulis pertama Maxim Gavrilenko, dari Cornell. “Kemudian kami menerapkan teknik tersebut pada letusan eksplosif ini, dan kami mampu merekonstruksi sistem perpipaan dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya.”

Berharap untuk mempelajari sistem yang disederhanakan di mana volatil memainkan peran utama, para peneliti memilih Gunung Etna, yang, seiring dengan berjalannya gunung berapi, merupakan gunung raksasa yang relatif lembut. Namun, pernah mengalami beberapa kali letusan dahsyat di masa lalu. Salah satu letusan terbesar yang tercatat terjadi pada tahun 122 SM. Letusan tersebut adalah letusan “mafik”—dengan magma dengan viskositas rendah yang kaya akan magnesium dan besi—dan Plinian, yang merupakan jenis letusan paling eksplosif (dinamai dari Pliny the Elder, yang pertama kali menggambarkan letusan hebat Gunung Vesuvius pada tahun 79 M).

“Etna saat ini merupakan tujuan wisata bagi para pendaki dan pemain ski, namun pernah mengalami letusan yang sangat eksplosif di masa lalu,” kata Plank. “Buku pelajaran mengatakan bahwa magma mafik panas yang meletus dari Etna tidak dapat meledak. Penelitian kami menunjukkan kekuatan CO2.”

Pada tahun 2018, Plank melakukan perjalanan ke Gunung Etna bersama rekan penulis Bruce Houghton dari Universitas Hawaii di Manoa dan Anna Barth dari UC Berkeley, yang saat itu merupakan mahasiswa pascasarjana Plank di Lamont, untuk mengumpulkan tephra, puing-puing batuan yang dikeluarkan selama letusan masa lalu. Setelah memilah dan mengukur kristal magma dari puing-puing, para peneliti menentukan bahwa pada letusan tahun 122 SM, magma dari kedalaman sekitar 22 km perlahan-lahan naik ke permukaan dan berhenti selama beberapa minggu di kedalaman dangkal 2 hingga 5 km, di mana ia secara bertahap melepaskan gas sebelum akhirnya meletus.

Tim kemudian membandingkan hasilnya dengan data dari sampel letusan sebelumnya, yang dikenal sebagai peristiwa Fall Stratified, hampir 4.000 tahun lalu. Dalam kasus tersebut, magma telah naik dengan cepat dari lapisan mantel yang lebih dalam, sekitar 24 hingga 30 km, dan meletus dalam beberapa jam, dipicu oleh konsentrasi karbon dioksida yang lebih tinggi.
Tim Gazel kini menggunakan metode ini untuk gunung berapi di Chile, Hawaii dan banyak lokasi lainnya. Tujuan yang lebih luas adalah mengumpulkan data yang diperlukan untuk membangun model fisik letusan, yang menjadi dasar penilaian risiko gunung berapi.

Rekan penulis tambahan: Peneliti pascadoktoral Cornell Kyle Dayton dan Ellyn Huggins.

Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation.