통가의 화산 폭발이 그토록 격렬했던 이유

통가의 화산은 일반적으로 볼 것이 많지 않습니다. 통가의 수도인 누쿠알로파에서 북쪽으로 65km
떨어진 해발 약 100m 지점에 2개의 작은 무인도인 훙가-하파이(Hunga-Ha’apai)와 훙가-통가(Hung
a-Tonga)로 이루어져 있다. 그러나 파도 아래에는 높이 1800m, 너비 20km에 달하는 거대한 화산이
숨어 있습니다.

통가의 화산 폭발

Hunga-Ha’apai 및 Hunga-Tonga 섬 옆에 있는 거대한 수중 화산의 지도.
거대한 수중 화산은 Hunga-Ha’apai 및 Hunga-Tonga 섬 옆에 있습니다. 작성자 제공
Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai 화산은 지난 수십 년 동안 정기적으로 분화했습니다. 2009년과 2014/15년의
사건 동안 마그마와 증기의 뜨거운 제트가 파도를 뚫고 폭발했습니다. 그러나 이러한 분출은 작았고 2022년
1월에 일어난 사건에 의해 규모가 왜소해졌습니다.

이러한 초기 분화에 대한 우리의 연구는 이것이 화산이 대략 천년마다 생성할 수 있는 거대한 폭발 중 하나임을 시사합니다.

바닷물이 마그마를 식혀야 하는데 화산 폭발이 폭발적인 이유는 무엇입니까?

마그마가 해수로 천천히 올라가면 약 1200℃의 온도에서도 마그마와 물 사이에 얇은 증기막이 형성됩니다.
이것은 마그마의 외부 표면을 식힐 수 있도록 단열층을 제공합니다.

통가의 화산 폭발

그러나 이 과정은 화산 가스로 가득 찬 땅에서 마그마가 분출되면 작동하지 않습니다. 마그마가 물에 빠르게
들어가면 모든 증기층이 빠르게 파괴되어 뜨거운 마그마가 찬물과 직접 접촉하게 됩니다.

화산 연구자들은 이것을 “연료-냉각제 상호 작용”이라고 부르며 이는 무기 등급의 화학 폭발과 유사합니다.
매우 격렬한 폭발이 마그마를 산산조각냅니다. 새로운 마그마 파편이 신선한 뜨거운 내부 표면을 물에 노출시
키면서 연쇄 반응이 시작되고 폭발이 반복되어 궁극적으로 화산 입자를 분출하고 초음속의 폭발을 일으킵니다.

두 규모의 헝가 화산 폭발

2014/15년의 분화는 화산 원뿔을 만들어냈고, 두 개의 오래된 Hunga 섬을 합쳐 약 5km 길이의 합쳐진 섬을
만들었습니다. 우리는 2016년에 방문했고 이러한 역사적 분화는 단지 메인 이벤트의 커튼을 치켜들었을 뿐입니다.

해저 지도를 작성하면서 파도 아래 150m 아래에 숨겨진 “칼데라”를 발견했습니다.


칼데라는 약 5km에 걸쳐 분화구 모양의 함몰된 곳입니다. 작은 분출(예: 2009년 및 2014/15년)은 주로 칼데라
가장자리에서 발생하지만 매우 큰 분출은 칼데라 자체에서 발생합니다. 이 큰 분출은 너무 커서 분출하는 마
그마의 꼭대기가 안쪽으로 무너져 칼데라가 깊어집니다.

과거 분출의 화학적 성질을 살펴보면 이제 작은 분출이 큰 사건에 대비하기 위해 천천히 재충전되는 마그마
시스템을 나타낸다고 생각합니다.

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우리는 오래된 섬의 퇴적물에서 Hunga 칼데라에서 두 번의 거대한 과거 분출의 증거를 발견했습니다. 우리는
이것을 65km 떨어진 통가타푸(Tongatapu)의 가장 큰 유인 섬에 있는 화산재 퇴적물과 화학적으로 비교한
방사성 탄소 연대 측정을 사용하여 약 1000년 동안 큰 칼데라 분출이 발생했으며 마지막 분출은 서기 1100년
에 발생했음을 보여주었습니다.

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이러한 지식으로 볼 때 1월 15일의 분화는 “큰 화산”에 대한 예정대로 맞는 것 같습니다.

우리가 지금 일어날 것으로 예상할 수 있는 일