Vulkanen staan bekend om hun vernietigende kracht. In feite zijn er maar weinig natuurkrachten die hun pure, ontzagwekkende macht evenaren of een zo grote impact op de menselijke psyche hebben achtergelaten. Wie heeft er niet gehoord van verhalen over Mt. Vesuvius die Pompeii uitbarst en begraaft? Er is ook de Minoïsche uitbarsting, de uitbarsting die plaatsvond in het 2e millennium vGT op het eiland Santorini en de Minoïsche nederzetting daar verwoestte.
In Japan, Hawaï, Zuid-Amerika en overal in de Stille Oceaan zijn er talloze gevallen van uitbarstingen die een verschrikkelijke tol eisen. En wie kan moderne uitbarstingen zoals Mount St. Helens vergeten? Maar zou het je verbazen om te weten dat vulkanen, ondanks hun vernietigende kracht, toch echt een deel van hun voordelen hebben? Van het verrijken van de grond tot het creëren van nieuwe landmassa's, vulkanen zijn eigenlijk ook een productieve kracht.
Bodemverrijking:
Vulkaanuitbarstingen zorgen ervoor dat as wordt verspreid over grote gebieden rond de uitbarstingssite. En afhankelijk van de chemie van het magma waaruit het is uitgebarsten, zal deze as verschillende hoeveelheden bodemvoedingsstoffen bevatten. Terwijl de meest voorkomende elementen in magma silica en zuurstof zijn, resulteren uitbarstingen ook in de afgifte van onder andere water, kooldioxide (CO²), zwaveldioxide (SO²), waterstofsulfide (H²S) en waterstofchloride (HCl).
Bovendien laten uitbarstingen stukjes rots vrij, zoals potolivine, pyroxeen, amfibool en veldspaat, die op hun beurt rijk zijn aan ijzer, magnesium en kalium. Als gevolg hiervan zijn regio's met grote afzettingen van vulkanische grond (d.w.z. berghellingen en valleien nabij uitbarstingsplaatsen) behoorlijk vruchtbaar. Het grootste deel van Italië heeft bijvoorbeeld arme gronden die bestaan uit kalksteen.
Maar in de regio's rond Napels (de plaats van de Vesuvius) zijn er vruchtbare stukken land die zijn ontstaan door vulkaanuitbarstingen die 35.000 en 12.000 jaar geleden plaatsvonden. De grond in deze regio is rijk omdat vulkaanuitbarsting de nodige mineralen afzet, die vervolgens worden verweerd en door regen worden afgebroken. Eenmaal opgenomen in de grond, vormen ze een constante toevoer van voedingsstoffen voor het plantenleven.
Hawaii is een andere locatie waar vulkanisme leidde tot rijke grond, wat op zijn beurt de opkomst van bloeiende landbouwgemeenschappen mogelijk maakte. Tussen de 15e en 18e eeuw op de eilanden Kauai, O'ahu en Molokai zorgde de teelt van gewassen zoals taro's en zoete aardappelen voor de opkomst van machtige leiders en de bloei van de cultuur die we tegenwoordig associëren met Hawaï.
Vulkanische landformaties:
Naast het verspreiden van as over grote stukken land, duwen vulkanen ook materiaal naar de oppervlakte dat kan leiden tot de vorming van nieuwe eilanden. Zo is de hele Hawaiiaanse eilandenketen ontstaan door de constante uitbarstingen van een enkele vulkanische hotspot. In de loop van honderdduizenden jaren hebben deze vulkanen het oppervlak van de oceaan doorbroken en zijn het bewoonbare eilanden geworden, en de rust stopt tijdens lange zeereizen.
Dit is overal in de Stille Oceaan waar eilandenketens zoals Micronesië, de Ryukyu-eilanden (tussen Taiwan en Japan), de Aleoeten (voor de kust van Alaska), de Marianen en de Bismark-archipel allemaal werden gevormd langs bogen die evenwijdig zijn en dichtbij een grens tussen twee convergerende tektonische platen.
Hetzelfde geldt voor de Middellandse Zee. Langs de Helleense Boog (in het oostelijke Middellandse Zeegebied) hebben vulkaanuitbarstingen geleid tot de oprichting van de Ionische eilanden, Cyprus en Kreta. De nabijgelegen Zuid-Egeïsche Boog leidde ondertussen tot de vorming van Aegina, Methana, Milos, Santorini en Kolumbo, en Kos, Nisyros en Yali. En in het Caribisch gebied leidde vulkanische activiteit tot de oprichting van de Antillen-archipel.
Waar deze eilanden zich vormden, evolueerden unieke soorten planten en dieren op deze eilanden tot nieuwe vormen, waardoor evenwichtige ecosystemen ontstonden en er nieuwe niveaus van biodiversiteit ontstonden.
Vulkanische mineralen en stenen:
Een ander voordeel voor vulkanen zijn de kostbare edelstenen, mineralen en bouwmaterialen die door uitbarstingen beschikbaar worden gesteld. Zo worden stenen zoals puimsteen, vulkanische as en perliet (vulkanisch glas) allemaal gewonnen voor verschillende commerciële doeleinden. Deze omvatten het werken als schuurmiddel in zeep en huishoudelijke schoonmaakmiddelen. Vulkanische as en puimsteen worden ook gebruikt als lichtgewicht aggregaat voor het maken van cement.
De fijnste kwaliteiten van deze vulkanische gesteenten worden gebruikt in metaalpoetsmiddelen en voor houtbewerking. Verpletterd en gemalen puimsteen worden ook gebruikt voor losvullende isolatie, filterhulpmiddelen, strooisel voor pluimvee, grondverbeteraar, veegsamenstelling, drager van insecticiden en blacktop snelwegverband.
Perliet wordt ook gebruikt als aggregaat in gips, omdat het bij verhitting snel uitzet. In geprefabriceerde muren wordt het ook gebruikt als aggregaat in beton. Verpletterd basalt en diasbase worden ook gebruikt voor steenslag, spoorwegballast, dakgranulaat of als beschermende voorzieningen voor kustlijnen (riprap). Basalt en diabase-aggregaat met hoge dichtheid worden gebruikt in de betonnen schilden van kernreactoren.
Geharde vulkanische as (tufsteen genoemd) maakt een bijzonder sterk, lichtgewicht bouwmateriaal. De oude Romeinen combineerden tufsteen en kalk om een sterk, lichtgewicht beton te maken voor muren en gebouwen. Het dak van het Pantheon in Rome is gemaakt van dit type beton omdat het zo licht is.
Kostbare metalen die vaak voorkomen in vulkanen zijn onder meer zwavel, zink, zilver, koper, goud en uranium. Deze metalen hebben een breed scala aan toepassingen in moderne economieën, variërend van fijn metaalwerk, machines en elektronica tot kernenergie, onderzoek en geneeskunde. Edelstenen en mineralen die in vulkanen worden aangetroffen, zijn onder meer opalen, obsidiaan, vuuragaat, meel, gips, onyx, hematiet en andere.
Wereldwijde koeling:
Vulkanen spelen ook een cruciale rol bij het periodiek afkoelen van de planeet. Wanneer vulkanische as en verbindingen zoals zwaveldioxide in de atmosfeer vrijkomen, kan het een deel van de zonnestralen terug de ruimte in reflecteren, waardoor de hoeveelheid warmte-energie die door de atmosfeer wordt geabsorbeerd, wordt verminderd. Dit proces, bekend als "global dimming", heeft daarom een verkoelend effect op de planeet.
De link tussen vulkaanuitbarstingen en wereldwijde afkoeling is al tientallen jaren onderwerp van wetenschappelijk onderzoek. In die tijd zijn er na grote uitbarstingen verschillende dalen waargenomen bij wereldwijde temperaturen. En hoewel de meeste aswolken snel verdwijnen, is de incidentele langdurige periode van lagere temperaturen terug te voeren tot bijzonder grote uitbarstingen.
Vanwege deze gevestigde link hebben sommige wetenschappers aanbevolen dat zwaveldioxide en andere in de atmosfeer terechtkomen om de opwarming van de aarde tegen te gaan, een proces dat bekend staat als ecologische engineering.
Warmwaterbronnen en geothermische energie:
Een ander voordeel van vulkanisme is de vorm van geothermische velden, een gebied op aarde dat wordt gekenmerkt door een relatief hoge warmtestroom. Deze velden, die het resultaat zijn van huidige of vrij recente magmatische activiteit, komen in twee vormen voor. Lage temperatuurvelden (20-100 ° C) zijn te wijten aan hete rotsen onder actieve fouten, terwijl hoge temperatuurvelden (boven 100 ° C) geassocieerd zijn met actief vulkanisme.
Geothermische velden creëren vaak warmwaterbronnen, geisers en kokende modderpoelen, die vaak een populaire bestemming zijn voor toeristen. Maar ze kunnen ook worden gebruikt voor geothermische energie, een vorm van koolstofneutrale energie waarbij pijpen in de aarde worden geplaatst en stoom naar boven leiden om turbines te laten draaien en elektriciteit op te wekken.
In landen als Kenia, IJsland, Nieuw-Zeeland, de Filipijnen, Costa Rica en El Salvador is geothermische energie verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van de stroomvoorziening van het land, variërend van 14% in Costa Rica tot 51% in Kenia. In alle gevallen komt dit doordat de landen in en rond actieve vulkanische gebieden zijn die de aanwezigheid van overvloedige geothermische velden mogelijk maken.
Ontgassing en atmosferische vorming:
Maar verreweg het meest gunstige aspect van vulkanen is de rol die ze spelen bij het vormen van de atmosfeer van een planeet. Kortom, de atmosfeer van de aarde begon zich te vormen na de vorming van 4,6 miljard ogen geleden, toen vulkanische ontgassing leidde tot de vorming van gassen die in het binnenste van de aarde waren opgeslagen om zich rond het oppervlak van de planeet te verzamelen. Aanvankelijk bestond deze atmosfeer uit waterstofsulfide, methaan en 10 tot 200 keer zoveel kooldioxide als de atmosfeer van vandaag.
Na ongeveer een half miljard jaar is het aardoppervlak voldoende afgekoeld en gestold zodat er water op kan verzamelen. Op dit punt verschoof de atmosfeer naar een atmosfeer die bestond uit waterdamp, kooldioxide en ammoniak (NH³). Veel van de koolstofdioxide loste op in de oceanen, waar cyanobacteriën zich ontwikkelden om het te consumeren en zuurstof als bijproduct af te geven. Ondertussen werd de ammoniak afgebroken door fotolyse, waarbij de waterstof in de ruimte vrijkwam en de stikstof achterbleef.
Een andere sleutelrol die vulkanisme speelde, speelde zich 2,5 miljard jaar geleden af, tijdens de grens tussen de Archaean en Proterozoic Eras. Het was op dit punt dat zuurstof in onze zuurstof begon te verschijnen als gevolg van fotosynthese - waarnaar wordt verwezen als de "Great Oxidation Event". Volgens recente geologische studies geven biomarkers echter aan dat zuurstofproducerende cyanobacteriën zuurstof afgeven op dezelfde niveaus als tegenwoordig. Kortom, de geproduceerde zuurstof moest ergens heen om niet in de atmosfeer te verschijnen.
Aangenomen wordt dat het ontbreken van terrestrische vulkanen verantwoordelijk is. Tijdens het Archaean-tijdperk waren er alleen onderzeese vulkanen, die het effect hadden dat ze zuurstof uit de atmosfeer verwijderden en het bonden aan zuurstofbevattende mineralen. Tegen de Archaeaanse / Proterozoïsche grens ontstonden gestabiliseerde continentale landmassa's, die leidden tot terrestrische vulkanen. Vanaf dit punt laten markers zien dat zuurstof in de atmosfeer begon te verschijnen.
Vulkanisme speelt ook een cruciale rol in de atmosfeer van andere planeten. De dunne exosfeer van Mercurius van waterstof, helium, zuurstof, natrium, calcium, kalium en waterdamp is deels te wijten aan vulkanisme, dat het periodiek aanvult. Aangenomen wordt dat de ongelooflijk dichte atmosfeer van Venus periodiek wordt aangevuld door vulkanen op het oppervlak.
En Io, de vulkanisch actieve maan van Jupiter, heeft een extreem zwakke atmosfeer van zwaveldioxide (SO²), zwavelmonoxide (SO), natriumchloride (NaCl), zwavelmonoxide (SO), atomaire zwavel (S) en zuurstof (O). Al deze gassen worden geleverd en aangevuld door de vele honderden vulkanen die zich over het maanoppervlak bevinden.
Zoals je kunt zien, zijn vulkanen eigenlijk een behoorlijk creatieve kracht als alles gezegd en gedaan is. In feite zijn ons terrestrische organismen van alles afhankelijk, van de lucht die we inademen, tot de rijke bodem die ons voedsel produceert, tot de geologische activiteit die aanleiding geeft tot terrestrische vernieuwing en biologische diversiteit.
We hebben voor Space Magazine veel artikelen geschreven over vulkanen. Hier is een artikel over uitgedoofde vulkanen en hier is een artikel over actieve vulkanen. Hier is een artikel over vulkanen.
Wilt u meer bronnen op aarde? Hier is een link naar NASA's Human Spaceflight-pagina en hier is NASA's Visible Earth.
Astronomy Cast heeft ook relevante afleveringen over het onderwerp aarde, als onderdeel van onze tour door het zonnestelsel - aflevering 51: aarde.
