Ο ελληνικός αλγόριθμος για την επικινδυνότητα των ηφαιστείων

Τον Σεπτέμ­βριο του 2022 ο Δημή­τρης Κωστό­που­λος, ανα­πλη­ρω­τής καθη­γη­τής πετρο­λο­γίας στο Τμήμα Γεω­λο­γίας και Γεω­πε­ρι­βάλ­λο­ντος του Εθνικού και Καπο­δι­στρια­κού Πανε­πι­στη­μίου Αθηνών μαζί με τον συνά­δελφό του Πανα­γιώτη Πομώνη, καθη­γητή πετρο­λο­γίας πυρι­γε­νών πετρω­μά­των στο ίδιο Τμήμα, ξεκι­νού­σαν μία φιλό­δοξη έρευνα γύρω από την εκρη­κτι­κό­τητα των ηφαι­στείων.

Με τη συμβολή της πτυ­χιού­χου γεω­λό­γου Σμα­ρά­γδας Γαλίτη και αξιο­ποιώ­ντας τις γνώσεις τους στην πετρο­λο­γία, άρχισαν να δημιουρ­γούν βάσεις δεδο­μέ­νων, να γράφουν και να ελέγ­χουν κώδικες και να επε­ξερ­γά­ζο­νται τα απο­τε­λέ­σματα. Υστερα από εκα­το­ντά­δες ώρες δου­λειάς, κατέ­λη­ξαν στη δημιουρ­γία ενός αλγό­ριθ­μου ο οποίος, όπως λένε, προσ­διο­ρί­ζει ταχύ­τατα και με ακρί­βεια τον Δείκτη Εκρη­κτι­κό­τη­τας ενός ηφαι­στείου σε οποιο­δή­ποτε σημείο του κόσμου.

Ποια ηφαί­στεια είναι ενεργά στην Ελλάδα και πόσο πρέπει να μάς ανη­συ­χούν

«Στόχος μας για αυτήν την έρευνα ήταν να δημιουρ­γή­σουμε μία νέα πρω­το­πόρα μέθοδο που να συμ­βά­λει στον σχε­δια­σμό παρα­κο­λού­θη­σης του ηφαι­στεια­κού κιν­δύ­νου παγκο­σμίως και να την εφαρ­μό­σουμε στην εκτί­μηση της εκρη­κτι­κό­τη­τας των ηφαι­στεια­κών κέντρων του ελλη­νι­κού ενεργού τόξου του Αιγαίου, αλλά και σε περιο­χές εκτός Ελλάδας», λέει στην «Κ» ο Π. Πομώνης.

Οπως εξηγεί, ο «παρα­δο­σια­κός» τρόπος που χρη­σι­μο­ποιεί­ται μέχρι σήμερα για τον υπο­λο­γι­σμό του Δείκτη Ηφαι­στεια­κής Εκρη­κτι­κό­τη­τας συν­δέ­ε­ται με την ποσό­τητα του ηφαι­στεια­κού υλικού που εκτο­ξεύ­ε­ται, το ύψος στο οποίο φτάνει –αν είναι στην τρο­πό­σφαιρα ή τη στρα­τό­σφαιρα– και τη διάρ­κεια της έκρηξης. Σ’ αυτούς τους παρά­γο­ντες συνυ­πο­λο­γί­ζε­ται ο τύπος της και η περι­γραφή της –από εκχυ­τική και ήπια έως κατα­στρο­φική και μεγα-κολοσσιαία.

Είναι επι­κίν­δυνο να υπο­θέ­σουμε ότι τα χει­ρό­τερα έχουν περάσει μετά την αρχική εκρη­κτική φάση. Η πρό­βλεψη του τέλους μιας έκρηξης είναι ακόμη πιο δύσκολη από ό,τι το ξεκί­νημά της. – Δημή­τρης Κωστό­που­λος, ανα­πλη­ρω­τής καθη­γη­τής πετρο­λο­γίας

«Σε αντι­δια­στολή με αυτή τη σχετικά χρο­νο­βόρα δια­δι­κα­σία, η δική μας μέθοδος υπο­λο­γι­σμού του Δείκτη Ηφαι­στεια­κής Εκρη­κτι­κό­τη­τας βασί­ζε­ται στη χημική σύσταση των στερεών ηφαι­στεια­κών απο­βλή­των, όπως η λάβα ή η τέφρα, και είναι πολύ εύκολη και γρήγορη. Μονα­δική προ­ϋ­πό­θεση είναι να έχουμε στα χέρια μας δείγ­ματα των πετρω­μά­των από κάποια έκρηξη», εξηγεί ο ίδιος.

Ο Πανα­γιώ­της Πομώνης (αρι­στερά) και ο Δημή­τρης Κωστό­που­λος ξεκί­νη­σαν πριν από δύο χρόνια μία φιλό­δοξη έρευνα γύρω από την εκρη­κτι­κό­τητα των ηφαι­στείων.

Η μέθοδος των Ελλήνων επι­στη­μό­νων θα μπο­ρούσε –ενδει­κτικά– να βρει εφαρ­μογή στην πιο πρό­σφατη περί­πτωση του ηφαι­στείου Λεβο­το­μπί στην ανα­το­λική Ινδο­νη­σία που πριν από λίγες μέρες εξερ­ράγη του­λά­χι­στον τρεις φορές, εκτο­ξεύ­ο­ντας τέφρα σε ύψος εννέα χιλιο­μέ­τρων. Οι αρχές προ­σπά­θη­σαν να απο­μα­κρύ­νουν περίπου 16.000 κατοί­κους από τις κοι­νό­τη­τες γύρω από την περιοχή εξαι­τίας της έντονης ηφαι­στεια­κής δρα­στη­ριό­τη­τας.

«Είναι δύσκολο να δια­τη­ρη­θεί η ευαι­σθη­το­ποί­ηση του κοινού για τους κιν­δύ­νους κατά τη διάρ­κεια της μακρο­χρό­νιας, χαμηλής εκρη­κτι­κής δρα­στη­ριό­τη­τας ενός ηφαι­στείου και αυτό δικαιο­λο­γεί­ται, αλλά είναι επι­κίν­δυνο να υπο­θέ­σουμε ότι τα χει­ρό­τερα έχουν περάσει μετά την αρχική εκρη­κτική φάση. Η πρό­βλεψη του τέλους μιας έκρηξης είναι ακόμη πιο δύσκολη από ό,τι το ξεκί­νημά της», τονίζει ο Δ. Κωστό­που­λος.

Περι­μέ­νο­ντας το ξύπνημα του ηφαι­στείου

Τα σημάδια υπο­τι­μώ­νται ή παρερ­μη­νεύ­ο­νται

Ο ίδιος εξηγεί πως πρό­κληση για τους ηφαι­στειο­λό­γους απο­τε­λεί το πλήθος των πρό­δρο­μων σημα­διών, αλλά και ο τρόπος με τον οποίο δια­κρί­νουν ποια είναι εκείνα που θα οδη­γή­σουν σε έκρηξη από αυτά που τελικά δεν θα οδη­γή­σουν.

«Σε ένα πρώιμο στάδιο της ηφαι­στεια­κής δρα­στη­ριό­τη­τας μπορεί να βλέ­πουμε αλάν­θα­στα σημάδια ανόδου του μάγ­μα­τος, αλλά να μη γνω­ρί­ζουμε εάν θα στα­μα­τή­σει ή τελικά θα εκραγεί, ενώ η διείσ­δυση του μάγ­μα­τος μπορεί να συνε­χι­στεί σχεδόν μέχρι την τελευ­ταία στιγμή προτού στα­μα­τή­σει. Κάτι τέτοιο συνέβη στο Λα Γκραντ Σου­φριέρ στη Γουα­δε­λούπη το 1976. Κάποιες φορές τα σημάδια εντο­πί­ζο­νται, αλλά υπο­τι­μώ­νται ή παρερ­μη­νεύ­ο­νται», προ­σθέ­τει ο ίδιος.

Ηλε­κτρο­νική βάση χιλιά­δων χημικών ανα­λύ­σεων

Για τις ανάγκες του εγχει­ρή­μα­τος, η ομάδα των τριών γεω­λό­γων δημιούρ­γησε μία ηλε­κτρο­νική βάση χιλιά­δων χημικών ανα­λύ­σεων ορυκτών και δειγ­μά­των πετρω­μά­των από ηφαί­στεια ανά τον κόσμο των οποίων ο δείκτης εκρη­κτι­κό­τη­τας είχε ήδη προσ­διο­ρι­στεί και ήταν ίσος ή μεγα­λύ­τε­ρος του δείκτη πέντε, με μέγιστο το οχτώ. Μία αντί­στοιχη βάση δεδο­μέ­νων δημιουρ­γή­θηκε και για τα ηφαί­στεια του ελλη­νι­κού ενεργού τόξου (Σουσάκι, Αίγινα, Μέθανα, Πόρος, Μήλος, Σαντο­ρίνη, Νίσυρος, Γυαλί, Κως) από τα οποία ωστόσο μόνο η μινωική έκρηξη της Σαντο­ρί­νης το 1613 π.Χ. είχε προσ­διο­ρι­στεί με δείκτη έξι.

«Το επόμενο βήμα ήταν να γρά­ψουμε κώδικες για τον υπο­λο­γι­σμό δια­φό­ρων φυσι­κο­χη­μι­κών παρα­μέ­τρων που χαρα­κτη­ρί­ζουν τα μάγματα, όπως η θερ­μο­κρα­σία, η πίεση, η κατά­σταση οξεί­δω­σης, η πυκνό­τητα, ο μορια­κός όγκος, και να τις συσχε­τί­σουμε με τον Δείκτη Ηφαι­στεια­κής Εκρη­κτι­κό­τη­τας», επι­ση­μαί­νει η Σμα­ρά­γδα Γαλίτη.

Η πτυ­χιού­χος γεω­λό­γος Σμα­ρά­γδα Γαλίτη συνέ­βαλε στην έρευνα για τον προσ­διο­ρι­σμό του Δείκτη Εκρη­κτι­κό­τη­τας των Ηφαι­στείων.

«Η πρώτη μας παρα­τή­ρηση που διευ­κό­λυνε και όλες τις μετέ­πειτα ερμη­νείες μας ήταν το γεγονός ότι όσο αυξα­νό­ταν ο δείκτης τόσο ανέ­βαινε και η προ­ε­κρη­κτική περιε­κτι­κό­τητα του νερού στο μάγμα», εξηγεί η γεω­λό­γος.

«Παρα­τη­ρή­σαμε ότι μάγματα με χαμηλή περιε­κτι­κό­τητα σε νερό και πυρίτιο, αλλά ιδιαί­τερα υψηλό περιε­χό­μενο σε αλκάλια –νάτριο και κάλιο– όπως στην περί­πτωση του Βεζού­βιου είναι ικανά για βίαιες εκρή­ξεις λόγω της από­το­μης αύξησης του μορια­κού τους όγκου που οδηγεί σε βίαιη έξοδο προς την επι­φά­νεια», προ­σθέ­τει η ίδια.

«Ενα σπου­δαίο πλε­ο­νέ­κτημα της μεθόδου μας είναι ότι μας δίνεται η δυνα­τό­τητα να παρα­κο­λου­θούμε τον Δείκτη σε πραγ­μα­τικό χρόνο, καθώς εξε­λίσ­σε­ται η εκρη­κτική δρα­στη­ριό­τητα ενός ηφαι­στείου. Ετσι, αυξά­νε­ται σημα­ντικά η πιθα­νό­τητα να προ­βλέ­ψουμε μια κατα­στρο­φική έκρηξη, να εξε­τά­σουμε το ποσοστό της δια­κιν­δύ­νευ­σης και της ανάγκης να προ­κλη­θεί ή όχι σήμα συνα­γερ­μού», τονίζει ο κ. Κωστό­που­λος.

Η έγκαιρη, αλλά και η σωστή προει­δο­ποί­ηση για την έκρηξη ενός ηφαι­στείου, χωρίς “false alarm”, απο­τε­λεί μείζον ζήτημα για τους επι­στή­μο­νες.

Το ελλη­νικό ηφαι­στειακό τόξο

Στη χώρα μας το ηφαι­στειακό τόξο θεω­ρεί­ται ενεργό τα τελευ­ταία 4,4 εκα­τομ­μύ­ρια χρόνια. Από τα ελλη­νικά ηφαί­στεια, μόνο η Σαντο­ρίνη, η Νίσυρος και τα Μέθανα παρου­σιά­ζουν σημα­ντική δρα­στη­ριό­τητα κατά τους ιστο­ρι­κούς χρόνους, ενώ στο Σουσάκι, τη Μήλο και την Κω, οι επι­στή­μο­νες εντο­πί­ζουν μικρή δρα­στη­ριό­τητα που απο­τυ­πώ­νε­ται με τη μορφή εστιών εκπο­μπής ατμού και ηφαι­στεια­κών αερίων.

«Οι υπο­λο­γι­σμοί μας από τις φυσι­κο­χη­μι­κές παρα­μέ­τρους των μαγ­μά­των του ελλη­νι­κού ενεργού τόξου του Αιγαίου έδειξαν ότι η Κως είχε μεγα­λύ­τερο δείκτη εκρη­κτι­κό­τη­τας από τη Σαντο­ρίνη -6,5 και 6,0 αντί­στοιχα. Ανα­λύ­ο­ντας τη Σαντο­ρίνη με μεγα­λύ­τερη λεπτο­μέ­ρεια φαί­νε­ται ότι η εκρη­κτι­κό­τητα με δείκτη 6 είχαν μόνο η Μινωική έκρηξη και η έκρηξη που έγινε πριν από 21.000 χρόνια, ενώ μετα­γε­νέ­στε­ρες εκρή­ξεις είχαν δείκτη εκρη­κτι­κό­τη­τας 5 έως 5,5» τονίζει ο Πανα­γιώ­της Πομώνης.

Η κατά­δυση του ωκεανού της Τηθύος κάτω από τη μικρο­πλάκα του Αιγαίου και ο σχη­μα­τι­σμός του ελλη­νι­κού ενεργού ηπει­ρω­τι­κού περι­θω­ρίου (ενεργό ηφαι­στειακό τόξο). – Πηγή: ΕΚΠΑ – Τμήμα Γεω­λο­γίας και Γεω­πε­ρι­βάλ­λο­ντος

Οσο για το αν περι­μέ­νουμε κάποια έντονη ηφαι­στειακή δρα­στη­ριό­τητα στην Ελλάδα τα επόμενα χρόνια, αυτό είναι κάτι που σύμφωνα με τον καθη­γητή κανείς δεν μπορεί να το απο­κλεί­σει.

«Αξίζει να θυμί­σουμε ότι το 2022 ανι­χνεύ­τηκε μαγ­μα­τι­κός θάλαμος δια­μέ­τρου 600 μέτρων κάτω από τον κρατήρα του υπο­θα­λάσ­σιου ηφαι­στείου “Κολού­μπος”, 8 χλμ. ΒΑ της Σαντο­ρί­νης και μόλις 2-4 χλμ. κάτω από την επι­φά­νεια της θάλασ­σας».

Πηγή: kathimerini.gr