氷河の下で火山が噴火すると何が起こるのでしょうか?

2010年にアイスランドのエイヤフィヤトラヨークトル火山が大噴火した際、比較的小規模な噴火だったにもかかわらず、高さ3万フィートの火山灰が噴き出し、ヨーロッパのほとんどの空港が6日間閉鎖された。

現在アイスランドは、バルダルブンガという別の火山が噴火する恐れがあると航空会社に警告している。ロイター通信によると、月曜日、科学者らは1996年以来最大の地震をこの地域で観測し、地下でマグマが湧き出しているのを発見したため、アイスランド気象庁は航空業界にオレンジコード危険レベルを発令した。国際民間航空機関が発表したこのスケールでは、オレンジより危険なのは赤だけだ。現在、アイスランド・レビューは、火山の北側の地域から避難が行われていると報じている。

バルダルブンガは、少なくとも今のところは、平均厚さ 1,300 フィートの氷河の下に埋もれている。この火山が噴火したら何が起こるかを知るために、私たちはペンシルバニア州ディキンソン大学の地質学者ベンジャミン・エドワーズ氏に話を聞いた。エドワーズ氏は、溶岩が水と氷に出会うと何が起こるかを研究している。「怪我をせずに近づける範囲で、できるだけ近づいたことがある」と彼は言う。彼はロシアで噴火中の火山を訪れたことがある。氷の上で冷えた溶岩から噴き出す蒸気が顔に吹きかかるのを感じたこともあるし、水と混ざった溶岩が体に飛び散ったこともある。

近くで見ると、溶岩と氷が混ざり合う様子は次のようになる、と彼は言う。

しかし、それは溶岩が雪や氷の上に非常に穏やかに注がれる場合です。下から噴出する場合はどうでしょうか?

噴火は単純に氷河を突き破って起こるのでしょうか?

うーん、ありそうにありません。火山の面積が約 27 平方マイルで、そのすべてが 1,300 フィートの氷で覆われていて、1 立方フィートの氷の重量が 62.4 ポンドだとすると、バルダルブンガの氷河の重量は約 60,000,000,000,000 ポンドになります。** **「数人が、数百メートル程度の長さで岩脈が氷に割れるという理論的な予測を立てていますが、数秒以内に氷の頂上まで割れる可能性は低いようです」とエドワーズ氏は言います。

噴火によって氷河が溶けてしまう可能性はあるでしょうか？

はい、溶岩の流出量によります。理論的には、1立方ヤードの溶岩で10～14立方ヤードの氷を溶かすことが可能です。しかし、溶岩が急速に冷える場合（たとえば、氷河にぶつかっている場合など）、ゆっくりと冷える場合ほど多くの熱は放出されません。急速に冷える状況では、1立方ヤードの溶岩で5～7立方ヤードの氷を溶かすことは現実的に可能です、とエドワーズ氏は言います。氷の下で最後に大噴火があったのは、1996年にグリムスヴォトン火山（バルダルブンガからそう遠くない）で、約2000フィートの氷が焼けました。

「噴火が氷を突き抜ければ、爆発が続く可能性が高く、氷が砕けて空中に飛び散る可能性があります」とエドワーズ氏は言う。「アラスカのリダウト火山のような場所では、火山雪崩に氷片と溶岩が混ざっているという証拠がたくさんあります。」

氷河はどのくらいの速さで溶けるでしょうか？

まあ、それはどんな種類の溶岩が出てくるかによる、とエドワーズ氏は言う。時には、火山の流出物は厚さ約3フィート、長さ20〜30フィートの溶岩洞となって流れ出る。これらはゆっくりと熱を放出し、氷河の真ん中に湖ができることが多い。一方、火山物質が小さな塊となって噴出すると、氷がより速く溶ける可能性がある。「小さな破片はすぐに冷えますが、熱もより早く伝わります」とエドワーズ氏は言う。「溶岩洞の場合、多くの熱が内部に閉じ込められ、よりゆっくりと出てきます」。爆発的なタイプに近いグリムスヴェットンの噴火は、約30時間で2000フィートの氷を溶かし、巨大な洪水を引き起こした。

溶岩が氷河を通り抜けた後は何が起こるのでしょうか?

氷の上にある溶岩は、遠くまで流れる前に急速に冷えるのではないかと思う人もいるかもしれない。しかし、それは間違いだ。実験室での実験で、エドワーズ氏と同僚は、溶岩が氷の上にあるときの方が実際にはより速く移動することを発見した。これはおそらく、溶けた水の一部が断熱層を作り、溶岩が滑りやすくなるためだろう。そして現実の世界では、噴火によって氷が灰で覆われた。「灰は融解を遅らせ、溶岩は数時間にわたって氷の上を移動していることを『知らない』かもしれない」とエドワーズ氏は言う。

氷河の下にあると、灰の量にどのような影響がありますか?

これは非常に重要な問題だ。アイスランドは、また大きな火山灰雲が降って航空交通が再び遮断されるのではないかと心配しているからだ。しかし、科学者たちはまだこの疑問に答えを出そうとしている。対立する2つの陣営がある。1つの説は、溶岩が氷にぶつかると、蒸気爆発が起こり、灰が細かく砕けるというものだ。細かく砕けた灰は空中を遠くまで飛ぶので、航空会社にとっては悪い知らせだ。

もう一つの考え方は、溶岩が氷にぶつかると大量の水蒸気が発生し、それが灰の粒子に凝縮してくっつき、あまり遠くまで飛ばない重い塊を作るというものです。

「これらの力のうちどれが最も重要であるかについてはまだ結論が出ていません」とエドワーズ氏は言う。

そもそも生成される灰の量は溶岩の種類によって異なります。玄武岩質の溶岩流は流動性がありますが、より厚い溶岩はより爆発性があり、灰が多くなる傾向があります。アイスランドでは両方のタイプの溶岩が見られるため、この疑問は未解決のままです（しゃれではありません）。

溶岩が氷の中にとどまれば、最大の危険は局所的な洪水となる（火山が引き起こす氷河洪水はヨークルスラウプと呼ばれる）。しかし、溶岩が氷を突き破れば、灰が発生する。「そうなると、『ジェット気流は今どこにあるのか？』という問題になります」とエドワーズ氏は言う。2010年にエイヤフィヤトラヨークトル火山が噴火した際、火山灰はジェット気流の強風に直接吹き付けられ、たまたま南東のヨーロッパに向かっていたため、甚大な被害が生じた。逆に、2011年の噴火では、風が灰を北極圏に向かって北に吹き飛ばしたため、世界中の航空交通に大きな影響はなかった。この記事の執筆時点では、アイスランド上空のジェット気流は南/南東方向に進んでいたため、もし今日火山が噴火すれば、灰雲はまっすぐイギリスと北西ヨーロッパに向かうことになる。しかし、今後数日から数週間で風向きが変わる可能性もある。

最近のエイヤフィヤトラヨークトル火山の噴火は、今回何を期待すべきかを教えてくれますか?

バルダルブンガが実際に噴火するまで、その答えは誰にも分からないだろう。だが、今のところ、いくつか驚くべき類似点がある。2010年の噴火は、実際には2つの別々の地域を中心とする地震活動から始まった（今週、科学者がバルダルブンガ付近で観測しているのがそれだ）。数週間後、活動の中心は、バルダルブンガと同様に氷河の下に埋もれていた火山の下へと移動した。