نسیم گیلان - زومیت / آتشفشان‌ها معمولاً با کوه‌های آتشین و گدازه‌های داغ شناخته می‌شوند، اما برخی از آن‌ها هزاران متر زیر سطح اقیانوس‌های سرد فعال هستند.
در زهن بیشتر ما، تصویر رایج آتشفشان‌ها کوهی داغ و آتشین است که گدازه‌های سرخ و شعله‌های سوزانش را به آسمان می‌فرستد. اما جالب اینجاست که این پدیده‌های قدرتمند را می‌توان در مکان‌هایی پیدا کرد که هیچ کس انتظارش را ندارد: کف اقیانوس‌های عمیق و سرد، جایی که دما در حد انجماد است و شرایط زندگی بسیار سخت به‌نظر می‌رسد.
بازار ![]()
چرا آتشفشان‌ها در این نقاط زیر آب شکل گرفته‌اند؟ چگونه می‌توانند در چنین شرایط سرد و فشار بالا زنده بمانند و فعالیت کنند؟ و وقتی فوران می‌کنند، این نمایش قدرت طبیعی چگونه رخ می‌دهد؟
در واقع، پاسخ به برخی از این سوالات ساده است و می‌توان آن‌ها را با دانش زمین‌شناسی و اقیانوس‌شناسی توضیح داد، اما برخی دیگر هنوز رازهایی عمیق و پیچیده در خود دارند که دانشمندان را به حیرت و کنجکاوی وا می‌دارند.
چرا بیشتر آتشفشان‌ها زیر آب هستند؟
به آتشفشان‌های روی سطح خشکی فکر کنید. چندتا هستند؟ هزار تا؟ هزار و پانصد تا؟ تقریباً همین حدود است. نکته مهم این است که تعدادشان زیاد است. حالا این عدد را در چهار ضرب کنید. این تعداد تخمینی آتشفشان‌هایی است که گفته می‌شود زیر اقیانوس‌ها هستند، اما چرا؟
اولین فکری که ممکن است به ذهن برسد، این است که این موضوع چندان عجیب نیست. بالاخره بیش از 70 درصد زمین با آب پوشیده شده است، پس به طور آماری منطقی است که درصد بالایی از آتشفشان‌ها هم در همین مناطق پیدا شوند. این استدلال معقول به نظر می‌رسد، اما اشتباه است.
بیشتر آتشفشان‌ها زیر آب قرار دارند، زیرا بخش عمده‌ای از مرزهای صفحات تکتونیکی در بستر اقیانوس‌ها شکل گرفته است
مشکل این جااست که آتشفشان‌ها به طور یکنواخت در زمین پخش نشده‌اند. در واقع، آن‌ها معمولاً در مکان‌های قابل پیش‌بینی ظاهر می‌شوند: در امتداد گسل‌های تکتونیکی. به عنوان مثال، سه چهارم آن‌ها در امتداد حلقه آتشین اقیانوس آرام قرار دارند و 10 درصد فعالیت‌های آتشفشانی جهان فقط در ژاپن اتفاق می‌افتد. از این رو، پرسش اصلی این نیست که چرا شمار زیادی از آتشفشان‌ها در زیر آب قرار دارند، بلکه این است که چرا بخش عمده‌ای از مرزهای صفحه‌های تکتونیکی در بستر اقیانوس‌ها شکل گرفته است؟ برای این موضوع می‌توان چندین دلیل علمی ارائه داد.
نخست پدیده فرورانش را داریم که طی آن، در هنگام برخورد دو صفحه تکتونیکی، یکی از آن‌ها به زیر دیگری فرو می‌رود. این پدیده عامل اصلی شکل‌گیری بسیاری از آتشفشان‌ها در حلقهٔ آتش اقیانوس آرام به شمار می‌رود. برای آنکه فرورانش رخ دهد، وجود آب ضروری است؛ زیرا آب باعث می‌شود دمای ذوب سنگ‌ها کاهش یابد و بخش بالایی گوشته نرم‌تر شود تا بتواند صفحه جدید را در خود جای دهد. به همین دلیل است که بیشتر مناطق فرورانش در مرزهای اقیانوسی دیده می‌شوند و وقوع آن در میانه قاره‌ها تقریباً امکان‌پذیر نیست.
نکته دوم و شاید مهم‌تر، مربوط به چرخه ویلسون است: مدلی که توضیح می‌دهد چگونه ابرقاره‌ها به‌وسیله حرکت صفحات تکتونیکی شکل می‌گیرند و سپس شکسته می‌شوند. اساس این نظریه این است که وقتی دو صفحه از هم دور می‌شوند، حوضه‌ای بزرگ ایجاد می‌کنند که حتی اگر این صفحات در ابتدا جزو خشکی بوده باشند، به تدریج به دریا تبدیل می‌شود.
وقتی دو بخش بزرگ از قاره‌ها از هم جدا می‌شوند، تقریباً غیرممکن است که بین آن‌ها اقیانوس شکل نگیرد. یعنی شکاف‌ها و فضاهایی که بین صفحات ایجاد می‌شود، معمولاً به آب راه پیدا می‌کند و دریا یا اقیانوس ایجاد می‌کند. هرجا صفحات تکتونیکی حرکت کنند یا با هم برخورد کنند، آتشفشان شکل می‌گیرد. حتی اگر این آتشفشان‌ها هزاران کیلومتر زیر سطح دریا باشند.
وقتی آتشفشانی زیر آب فوران می‌کند، چه اتفاقی می‌افتد؟
آتشفشان‌ها در کف اقیانوس ممکن است ظاهری کاملاً متفاوت از نمونه‌های روی خشکی داشته باشند. آتشفشان‌های خشکی معمولاً به شکل کوه‌های بزرگ و انفجاری (مانند اتنا یا رینیر) دیده می‌شوند. برخی نمونه‌ها نیز مانند آتشفشان‌های هاوایی و ایسلند شیب ملایم‌تری دارند.
همه آتشفشان‌ها روی خشکی شبیه کوه‌های انفجاری و شیب‌دار نیستند. بعضی از آن‌ها شکل‌های عجیب و مسطح دارند و بعضی دیگر بعد از تغییرات زمین‌شناسی (مثل فرسایش یا فروپاشی) ساختارشان به‌گونه‌ای شده که روی آن‌ها دریاچه شکل گرفته است. ویژگی مشترک و قابل توجه اکثر آتشفشان‌ها، جریان‌های گداخته و انفجاری آن‌ها است. این همان چیزی است که مردم معمولاً وقتی به آتشفشان فکر می‌کنند، در ذهنشان می‌آید و نمی‌توان آن را نادیده گرفت.
اما چگونه چنین چیزی می‌تواند در اعماق دریا، جایی که دما اغلب به حدود 4 درجه سانتی‌گراد می‌رسد، اتفاق بیفتد و فوران آتشفشان زیر آب چگونه به نظر می‌رسد؟
این سؤال خوبی است. مرکز اقیانوس‌شناسی مؤسسه اسمیتسونیان می‌گوید: «اغلب نمی‌دانیم آتشفشان‌های زیر آب چگونه عمل می‌کنند.» دلیلش هم این است که فوران آن‌ها زیر عمق زیادی از آب پنهان است و دانشمندان نمی‌توانند آن‌ها را ببینند.
البته، سرنخ‌هایی داریم. وقتی آتشفشان وست ماتا که پایه آن حدود 3 کیلومتر زیر اقیانوس آرام و نزدیک فیجی قرار دارد، فوران می‌کند، می‌توانیم شاهد جرقه‌ای درخشان از ماگمای داغ باشیم که به داخل آب پرتاب شده و سپس دوباره به کف دریا بازمی‌گردد. این انفجار، خاکستر و قطعات سنگ را به داخل آب می‌فرستد و گدازه داغ در زیر آن می‌درخشد.
تعداد آتشفشان‌های زیر آب بسیار بیشتر از خشکی است، اما ما تقریباً هیچ اطلاعی از نحوهٔ رفتار آن‌ها نداریم.
وب‌سایت آی‌اف‌ال ساینس می‌نویسد، اکثر آتشفشان‌های زیر آب فوران‌های بزرگ و انفجاری ندارند. و فوران آن‌ها معمولاً آرام‌تر و کوچک‌تر است. گاهی فوران این آتشفشان‌ها را روی سطح آب به شکل حباب‌ها یا فوران‌های کوچک می‌توان دید که شبیه حباب‌های نوشابه است که وقتی بطری تکان‌خورده باز می‌شود، یک‌باره بیرون می‌زند. اما زیر آب، ماگما با فشار شدید آب اقیانوس روبه‌روست وقتی به کف دریا می‌رسد، بنابراین رفتار آن با فوران‌های روی خشکی متفاوت است.
در شرایط فشار و سرمای زیاد آب، گدازه نمی‌تواند مانند هوا در همه‌جا فوران کند و به جای آن، سریعاً سرد شده و به شیشهٔ آتشفشانی یا گدازه‌های بالشتکی شکل تبدیل می‌شود. گاهی حتی این هم ممکن نیست: در عمق حدود 2200 متر، فشار آب آن‌قدر زیاد است که آب نمی‌تواند بجوشد، در عوض، وقتی آب با ماگمای داغ حدود 800 درجه سانتی‌گراد برخورد می‌کند، فوراً به بخار تبدیل می‌شود.
وقتی ماگما با آب داغ تماس پیدا می‌کند، آب خیلی سریع بخار می‌شود و منبسط می‌شود. این انبساط می‌تواند آن‌قدر قوی باشد که ماگما را خرد کند یا از هم جدا کند از سوی دیگر، تغییر دما بین آب سرد و ماگمای داغ خیلی زیاد است، به همین دلیل ماگما سریعاً سرد و سفت می‌شود.
انفجار زندگی
مانند آتشفشان‌های روی خشکی، آتشفشان‌های زیر آب هم می‌توانند هنگام فوران بسیار ویرانگر باشند. اما وقتی فوران تمام می‌شود و گرد و غبار یا ماگما فرو می‌نشیند، آن‌ها می‌توانند محیطی بسیار غنی و پربار برای زندگی ایجاد کنند.
دبورا کلی، استاد دانشگاه واشنگتن توضیح می‌دهد: «بیشتر کف اقیانوس نسبتا هموار است، اما وقتی به مناطق فعال فوران یا دهانه‌های آتشفشانی می‌رسید، متوجه می‌شوید این آتشفشان‌ها نقاطی سرشار از حیات هستند.»
آتشفشان‌های زیر آب محیطی غنی برای زندگی میکروبی و دریایی فراهم می‌کنند.
شاید از خود بپرسید: چرا موجودات دریایی باید خطر کنند و درست کنار محل فوران احتمالی زندگی کنند؟ پاسخ این است: برای موجودات اعماق دریا، اطراف آتشفشان زیر آب پر از منابع غذایی و شرایط مساعد برای زندگی است. ترک‌ها و شکاف‌های کف دریا که به دلیل فعالیت‌های آتشفشانی ایجاد شده‌اند، چاه گرمابی درست می‌کنند. این دهانه‌ها آب گرم و غنی از مواد معدنی و شیمیایی آزاد می‌کنند که باعث رشد باکتری‌ها می‌شود.
کلی می‌گوید مشاهدات آن‌ها نشان می‌دهد اگر آب در دهانه‌های مختلف آتشفشان زیر آب شبیه هم باشد (مثلاً از نظر مواد شیمیایی)، نوع و ترکیب موجودات میکروسکوپی که در آنجا زندگی می‌کنند می‌تواند کاملاً متفاوت باشد.
آتشفشان‌های زیر آب فراتر از مجموعه کوچکی از داده‌ها برای مطالعه زمین‌شناسان و اقیانوس‌شناسان هستند. این آتشفشان‌ها چنان در ایجاد و افزایش تنوع زیستی مؤثرند که بعضی کارشناسان فکر می‌کنند شاید باید بابت تمام حیات روی زمین از آن‌ها قدردانی کنیم.
تام گرنون، استاد علوم زمین در دانشگاه ساوت‌همپتون، در سال 2016 توضیح داد: «آتشفشان‌های زیر آب در دوران زمین گوی برفی نقش حیاتی داشتند. آن‌ها به تبدیل سیاره ما از سیاره‌ای یخ‌زده به سیاره‌ای پر از حیات کمک کردند. وقتی رسوبات ماگما روی کف دریا انباشته می‌شد، واکنش‌های شیمیایی بین سنگ‌ها و اقیانوسی که بیشتر آن با یخ پوشیده شده بود، باعث آزاد شدن مقدار زیادی مواد شیمیایی ازقبیل کلسیم، منیزیم، سیلیکا و شاید مهم‌تر از همه فسفر شد. این مواد برای شکل‌گیری رسوبات کربنات ضخیم کافی بود.»
گرنون افزود: «این فرآیند به توضیح اینکه چگونه زمین توانست اکسیژن را در جو و اقیانوس‌های خود داشته باشد کمک می‌کند و به این ترتیب، حیات توانست از موجودات تک‌سلولی تکامل یافته و به حیوانات پیچیده برسد. وقتی دوران زمین گوی برفی به پایان رسید، زمین یکی از شگفت‌انگیزترین تغییرات خود از شرایط یخ‌زده به شرایط گرمسیری را تجربه کرد.»