Vulkaanuitbarsting in eilandstaat Tonga nader verklaard

Eerst wekte de enorme aspluim een ongekende hoeveelheid statische elektriciteit op en daarna volgde een explosie die tot duizenden kilometers verderop was te horen. Hieronder zetten we op een rijtje wat geologen over de eruptie weten.

Door Robin George Andrews
Gepubliceerd 19 jan. 2022 09:30 CET, Geüpdatet 19 jan. 2022 17:59 CET
Tonga Eruption

Meerdere satellieten hebben de zwaarste explosie van de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai op 15 januari vastgelegd. Zoals op deze opname van de Japanse weersatelliet Himawari-8 is te zien, schoot daarbij een enorme zuil van as en gas tot in de stratosfeer op.

Foto door Japan Meteorology Agency, via Ap

Nog maar een paar weken geleden begon een onderzeese vulkaan in het Koninkrijk Tonga uit te barsten. Aan de oppervlakte was de vulkaan alleen te herkennen aan een onbewoond eilandje in de onafzienbare leegte van de Stille Oceaan, en de uitbarsting leek aanvankelijk niet veel om het lijf te hebben. Een aspluim steeg uit zee op en de bewoners van naburige eilanden hoorden wat gerommel in de verte.

Maar in de afgelopen dagen deed de vulkaan, met de naam Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, de wereld op zijn grondvesten schudden.

Na een periode van relatieve rust, eerder deze maand, kreeg de uitbarsting een steeds gewelddadiger karakter. Op satellietbeelden was te zien dat het centrale deel van het eilandje in zee was verzonken. En in de kilometers hoge zuil van as boven de vulkaan werd een ongekende hoeveelheid statische elektriciteit – en dus bliksems – opgewekt.

‘Dat ding ging helemaal door het lint,’ zegt Chris Vagasky, meteoroloog en manager bliksemonderzoek van Vaisala, een Fins bedrijf dat meetinstrumenten ontwikkelt en produceert. ‘We begonnen vijf- tot zesduizend ontladingen per minuut te zien. Oftewel honderd ontladingen per seconde. Dat is ongelooflijk.’

Op de ochtend van 15 januari bracht de vulkaan een kolossale explosie voort, waarbij de atmosfeer erboven werd weggedrukt terwijl een schokgolf zich vanaf het eilandje met bijna de snelheid van het geluid uitbreidde. De klap van de explosie was tot in delen van Nieuw-Zeeland te horen, zo’n 2100 kilometer verderop. De schokgolf galmde uiteindelijk de halve wereld rond – tot in Groot-Brittannië, op 16.000 kilometer van de vulkaan.

Alarmerend was dat er meteen een tsunami volgde. De golf trof Tongatapu, het belangrijkste eiland van het Koninkrijk Tonga met daarop de hoofdstad Nuku’alofa, die slechts enkele tientallen kilometers ten zuiden van de vulkaan ligt. Verbindingen werden verbroken, straten liepen onder water en mensen vluchtten naar hoger gelegen gebied. Relatief kleine tsunami-golven staken op hoge snelheid de Stille Oceaan over en bereikten de Pacifische noordwestkust van Noord-Amerika, waar ze tot hoog water in Alaska, Oregon, de staat Washington en de Canadese provincie British Columbia leidden. Stations in Californië, Mexico en delen van Zuid-Amerika registreerden kleinere tsunami-golven.

Uit recent onderzoek naar de geologische geschiedenis van de vulkaan blijkt dat deze gewelddadige oprisping een vrij zeldzame gebeurtenis is, althans op de schaal van een mensenleven: aangenomen wordt dat een explosie als deze zich maar eens in de duizend jaar voordoet. De hoop is nu dat de zwaarste fase van de uitbarsting voorbij is, maar zelfs als dat het geval zou zijn, neemt dat niet weg dat er al veel schade is aangericht.

Lees ook: Meest actieve vulkaan van Europa glijdt richting zee

Voor Tonga ‘is dit een potentieel verwoestende gebeurtenis, en het is vreselijk om daarvan getuige te zijn,’ zegt Janine Krippner, vulkanoloog van het Global Volcanism Program van het Smithsonian Institution. ‘Ik word helemaal ziek als ik eraan denk.’

Wetenschappers en ook het verbijsterde publiek willen graag te weten komen wat een dusdanig zware explosie heeft veroorzaakt en wat er mogelijk nog verder gaat gebeuren. Maar informatie over de uitbarsting druppelt maar heel langzaam binnen, deels omdat de vulkaan in afgelegen gebied ligt en veel verbindingen zijn verbroken.

‘Op dit punt zitten we met veel meer vragen dan antwoorden,’ zegt Krippner. Desalniettemin zetten we op een rijtje wat er bekend is over de geologische en tektonische achtergronden van de uitbarsting, en wat ze kunnen betekenen voor de toekomst van de vulkaan.

Pacifische ‘Ring van Vuur’

De Hunga Tonga-Hunga Ha’apai ligt in een regio van de Stille Zuidzee waar het wemelt van de vulkanen. Sommige daarvan torenen hoog op uit de golven, terwijl andere onder het wateroppervlak liggen. De vulkanen in dit gebied hebben de neiging om reusachtige uitbarstingen voort te brengen: in het verleden hebben ze vlotten van puimsteen ter grootte van een stad uitgebraakt of zichzelf volledig opgeblazen om direct daarna weer nieuwe eilandjes op te bouwen.

NASA-visualisatie brengt het ontstaan van een vulkanisch eiland in beeld
Wetenschappers van de NASA hebben met behulp van satellietfoto's de vorming van een nieuw eiland kunnen vastleggen. Dit gebeurde in het Koninkrijk Tonga na de uitbarsting van een onderzeese vulkaan in het zuiden van de Stille Oceaan. Het vulkanische eiland wordt officieus Hunga Tonga-Hunga Ha'apai genoemd en is sinds het moderne satelliettijdperk het eerste in zijn soort om uit te barsten en daarna niet te verdwijnen.

Het aantal vulkanen in het gebied is zo hoog omdat de Pacifische plaat hier met (geologisch gesproken) zeer hoge snelheid onder de Australische plaat schuift. Terwijl deze oceanische aardschol afzinkt in het extreem hete gesteente van de aardmantel, verdampt het water in dat gesteente en stijgt naar hoger gelegen aardlagen, waardoor het nog sneller smelt. Bij deze processen ontstaan grote hoeveelheden van een type magma dat zeer stroperig is en veel gassen bevat – hét recept voor zware explosieve vulkaanuitbarstingen.

De Hunga Tonga-Hunga Ha’apai weerspiegelt deze geologische omstandigheden. Het vulkanische eilandje – de top van een vulkaan met een doorsnede van bijna twintig kilometer – heeft een ketelvormige krater met een diameter van bijna vijf kilometer die net onder het wateroppervlak ligt. De vulkaan barst al sinds 1912 met enige regelmaat uit, waarbij hij zich soms gedurende korte tijd een stukje uit zee verheft om daarna weer door de golven te worden afgesleten. Bij een uitbarsting in 2014-2015 ontstond een stabiel eilandje, dat al snel onderdak bood aan een kleurrijke flora en een populatie kerkuilen.

Lees ook: Deze vulkaan is uniek in de wereld

Toen de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai op 19 december 2021 opnieuw begon uit te barsten, klonken er enkele explosies en schoot een aspluim 15 kilometer de lucht in, maar dat alles was voor een onderzeese vulkaan ‘niets bijzonders,’ zegt Sam Mitchell, vulkanoloog aan de Britse University of Bristol. In de weken erna braakte de vulkaan zóveel nieuwe lava uit dat het eilandje met bijna de helft groeide.

Bij het naderen van de jaarwisseling leek de vulkaan langzaam tot rust te komen, maar kort daarna namen de gebeurtenissen binnen enkele dagen een dramatische wending.

Ziedende dreiging

Naarmate de vulkanische activiteit explosiever werd, bereikte de hoeveelheid statische elektriciteit in de aspluim een ongekend niveau – niet alleen voor deze specifieke eruptie, maar voor een vulkaanuitbarsting überhaupt.

Vulkanen brengen veel weerlicht voort omdat de asdeeltjes en ijskristallen in hun askolom elkaar voortdurend raken en daarbij statische elektriciteit opwekken. Positief geladen regio’s in de aspluim worden gescheiden van negatief geladen regio’s, waarna het potentiaalverschil wordt overbrugd door bliksemontladingen. (Lees meer over de wijze waarop vulkanen bliksems veroorzaken.)

Het weerlichten in de aspluim van de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai werd vanaf het begin gemeten door het netwerk GLD360 van Vaisala, dat gebruik maakt van een wereldwijd netwerk van radio-ontvangers die elke bliksem registreren als een intense piek van radiogolven. In de eerste twee weken van de uitbarsting registreerde het systeem soms enkele honderden of zelfs duizenden ontladingen per dag, wat helemaal niet ongebruikelijk is. ‘Ik neem aan dat hij zijn keel schraapte,’ zegt Vagasky.

Maar op de late vrijdag en de vroege zaterdag produceerde de vulkaan inmiddels tienduizenden ontladingen. Op zeker moment deden zich in de aspluim boven de vulkaan in één uur tijd 200.000 ontladingen voor. Ter vergelijking: tijdens de uitbarsting in 2018 van de Indonesische vulkaan Anak Krakatau werden in een week tijd 340.000 ontladingen gemeten.

‘Ik kon de cijfers niet geloven,’ zegt Vagasky. ‘Zoiets zie je tijdens een vulkaanuitbarsting normaliter niet. Dit was iets uitzonderlijks. Er was die nacht niets op de planeet dat zó elektrisch was.’

Vanuit de verte moet de eruptie er al spectaculair hebben uitgezien, maar van dichtbij moet ze een apocalyptische aanblik hebben geboden: een constante maalstroom van bliksemschichten, vergezeld van niet-aflatende donder en vulkanisch gedreun. De meeste bliksemschichten deden zich niet als weerlicht binnen de pluim voor, maar raakten de grond en het oppervlak van de oceaan. ‘Dat was extreem gevaarlijk voor mensen op de andere Tongaanse eilanden, want overal sloegen bliksems in,’ zegt Vagasky.

Lees ook: Waarom vulkanen rookkringen uitblazen

Maar waarom werd bij deze ene eruptie een vermoedelijk recordaantal elektrische ontladingen geproduceerd?

Volgens Kathleen McKee, die aan het Los Alamos National Laboratory in New Mexico onderzoek doet naar vulkanische akoestiek, wordt de kans op bliksem altijd vergroot door de aanwezigheid van water. Als magma zich vermengt met een ondiepe kom zeewater, wordt dat water abrupt verhit en verdampt het meteen, waarbij het magma in miljarden minuscule deeltjes ontploft. Hoe groter het aantal deeltjes en hoe meer deze deeltjes zijn verfijnd, des te meer bliksemontladingen zullen er optreden.

Volgens Corrado Cimarelli, experimenteel vulkanoloog aan de Ludwig-Maximilians-Universität München, leidde de enorme hitte die bij de uitbarsting vrijkwam ertoe dat waterdamp zeer snel naar hogere en koudere lagen in de atmosfeer werd opgestuwd, waardoor er veel ijskristallen ontstonden. Deze deeltjes zorgden nog eens voor extra wrijving met de asdeeltjes, waardoor er nóg meer statische elektriciteit werd opgewekt.

Toch is de precieze reden waarom er bij deze specifieke uitbarsting zóveel elektrische ontladingen zijn opgetreden, momenteel niet vast te stellen. ‘Helaas ligt de vulkaan in zeer afgelegen gebied en is de atmosferische informatie over de omgeving van de aspluim erg vaag,’ aldus Cimarelli.

De hamer van Hephaistos

Het verbluffende aantal bliksems was niet het enige wat wees op de navolgende mega-explosie van de vulkaan. Op zaterdagochtend bleek uit satellietbeelden dat de vulkaan zichzelf niet langer aan het opbouwen was: het centrum van het vulkaaneilandje was verdwenen, waarschijnlijk als gevolg van de steeds gewelddadiger explosies.

Toen de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai uiteindelijk zijn kolossale eindsalvo liet horen, galmde de schokgolf van de explosie met enorme snelheid rond de wereld. Direct daarna volgde een tsunami, die verschillende eilanden in de Tongaanse archipel trof en vervolgens over de Stille Oceaan raasde.

Volgens Jackie Caplan-Auerbach, seismoloog en vulkanoloog aan de Western Washington University in Bellingham, kwam er bij de explosie een ‘adembenemende hoeveelheid energie’ vrij. Maar er zijn momenteel niet genoeg gegevens beschikbaar om de precieze oorzaak van de tsunami vast te stellen.

Bij een tsunami worden grote hoeveelheden zeewater abrupt verplaatst, wat doorgaans gebeurt tijdens zeebevingen, onderzeese explosies, aardverschuivingen – waarbij enorme hoeveelheden gesteente plotseling van de helling van een vulkaan in zee schuiven – of een combinatie van deze en andere factoren.

Omdat de vulkaan door zijn eigen aspluim wordt verhuld en een groot deel van de berg onder water ligt, zullen wetenschappers enige tijd nodig hebben om meer gegevens te vergaren en conclusies te trekken. Aanwijzingen kunnen worden afgeleid uit het type geluidsgolven dat door de explosie werd voortgebracht of misschien uit de herverdeling van aardmassa’s op het eilandje.

‘De precieze oorzaak is nog onduidelijk,’ zegt Caplan-Auerbach, maar heit feit dat dit kleine vulkaaneilandje een zó kolossale explosie en ook een tsunami heeft veroorzaakt, ‘getuigt van de ongelooflijke kracht van deze uitbarsting.’ En hoewel de schokgolf, die zich met enorme snelheid verplaatste, op zichzelf niet de oorzaak van de hoofd-tsunami is geweest, leidde hij tot een andere zware golfbeweging, want hij was krachtig genoeg om oceaanwater voor zich uit te duwen en zo een ‘meteo-tsunami’ te veroorzaken.

Shane Cronin, vulkanoloog aan de University of Auckland in Nieuw-Zeeland, schreef in een recente blogpost dat de intensiteit van de gebeurtenis afgeleid kan worden uit de chemische processen binnenin de vulkaan, waar het magma in de loop van een uitbarsting meerdere veranderingen ondergaat.

Lees ook: Spectaculaire foto’s van actieve vulkanen in de wereld

Net als bij veel andere vulkanen moet ook het magmareservoir van de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai na een grote uitbarsting weer worden aangevuld. De laatste echt zware uitbarsting in dit gebied deed zich in het jaar 1100 voor; sinds die tijd heeft gesmolten gesteente zich geleidelijk aan op grote diepte weer opgehoopt. Nadat het magmareservoir onder de vulkaan voor het grootste deel was gevuld, begonnen kleine hoeveelheden magma via de vulkaan op te stijgen, wat waarschijnlijk heeft geleid tot de uitbarstingen sinds 2009.

Maar als zich eenmaal een grote hoeveelheid magma in het reservoir heeft opgehoopt en daar begint te kristalliseren, kan het volgens Cronin ‘beginnen met het opschroeven van de gasdruk, die uiteindelijk te groot wordt om tijdens kleinere erupties te worden verlaagd.’ De druk wordt simpelweg te hoog, en wanneer de enorme voorraad aan magma ergens een uitweg vindt, treedt er een abrupte decompressie op, waarbij een groot deel van het reservoir aan gesmolten gesteente in één kolossale klap wordt geleegd.

Nevelige toekomst in Tonga

De Tongaanse archipel mag zijn bestaan dan te danken hebben aan de interne krachten die deze eilandengroep hebben opgebouwd, maar het is duidelijk dat het leven hier zijn prijs kan hebben. Het koninkrijk telt slechts 100.000 inwoners, van wie ongeveer een kwart in de hoofdstad woont, die nu wordt belaagd door asregens en tsunami’s.

‘De grootste onzekerheid die er nu toe doet, is dat we niet weten hoe het met de mensen in Tonga gaat,’ zegt Krippner. Volgens Mitchell heeft deze uitbarsting ‘een potentieel ontwrichtende uitwerking op het land.’

Inmiddels vraagt iedereen zich met Krippner af: ‘Is de uitbarsting voorbij? Dat weten we dus niet.’

De angstwekkende eruptie kan volgens Mitchell betekenen dat het ondiepe magmareservoir van de vulkaan zijn ‘deksel’ is kwijtgeraakt en dat de gesmolten inhoud ervan is weggestroomd.

De uitbarsting zal door vulkanologen uitgebreid worden bestudeerd en ongetwijfeld veel nieuwe inzichten opleveren in toekomstige uitbarstingen en in de mogelijkheden om de gevolgen daarvan op  te vangen. Maar op dit moment is het nog te vroeg om zeker te weten wat er verder gaat gebeuren. Dus blijven voorlopig alle ogen gericht op de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op nationalgeographic.com

Lees meer

Dit vindt u misschien ook interessant

Wetenschap
Waarom verandert de hoogte van de Mount Everest steeds?
Wetenschap
Duizend jaar oude botten van de oudste tsunamislachtoffers in Oost-Afrika
Wetenschap
Vulkaanuitbarsting ontketende onweersbui van een week, wetenschappers willen weten waarom
Wetenschap
Zes onderzeese vulkanen ontdekt recht onder onze neus
Wetenschap
Kunnen aardschokken tot vulkaanuitbarstingen leiden?

Ontdek Nat Geo

  • Dieren
  • Milieu
  • Geschiedenis en Cultuur
  • Wetenschap
  • Reizen
  • Fotografie
  • Ruimte
  • Video

Over ons

Abonnement

  • Abonneren
  • Shop
  • Disney+

Volg ons

Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2021 National Geographic Partners, LLC. Alle rechten voorbehouden.