Sådan kan Månen være med til at forudsige vulkanudbrud

Den besynderlige påvirkning, som Månens faser har på Jorden, kan måske være en advarsel om, hvornår en vulkan er ved at gå i udbrud, og måske endog en hjælp til at forudsige jordskælv.

Siden tidernes morgen har Månen været mistænkt for at påvirke livet på Jordens overflade. Der har været tale om alt lige fra at gøre folk sindssyge til at påvirke plantevæksten. De fleste af disse påstande om Månens indflydelse er lige så sejlivede, som de er dårligt underbyggede. På ét punkt eller sted kan Månens indvirkning dog ikke bestrides: ved kysten. Længe før Isaac Newtons tyngdelov gav os en fysisk forklaring, var sammenhængen mellem tidevandet og Månens faser tydelige for enhver, der havde blik for mønstre.

Og hvis Månen kan påvirke flydende vand så mærkbart, hvorfor skulle undergrunden så ikke i lige så høj grad kunne blive påvirket? Store tænkere så langt tilbage som til Plinius den Ældre har funderet over, om Månens færd hen over himmelen måske også var skyld i jordskælv og vulkanudbrud. I det 19. århundrede var der divergerende opfattelser blandt statistikere, og geofysikere i 1970’erne og 1980’erne holdt påstanden om en forbindelse i live, indtil mangel på beviser trængte den i baggrunden.

Den nuværende situation kan bedst opsummeres ved en iøjnespringende videnskabelig artikel, som blev offentliggjort i januar af Susan Hough, der er seismolog ved USA’S geologiske undersøgelse, United States Geological Survey. Hun havde sat sig for at besvare et meget gammelt spørgsmål: Falder tidspunktet for kraftige jordskælv sammen med Månens faser? Artiklens resumé indskrænkede sig til ét ord: nej.

De fleste eksperter er vist enige om, at ansvaret for naturkatastrofer som jordskælv og vulkanudbrud ligger et andet sted. Men selv om tidevandskræfter ikke er stærke nok til at forårsage vulkanudbrud, betyder det ikke, at man skal ignorere deres indvirkning.

Faktisk tyder ny forskning på, at nogle vulkaner er mere følsomme over for Månens påvirkning, end man har troet. Denne viden kan måske bidrage til at forudsige, hvornår en vulkan lægger an til et voldsomt udbrud, så man får et tidligt forvarsel, der måske redder liv. Dertil kommer, at nogle forskere håber, at tidevandskræfternes indflydelse kunne give os en advarsel før jordskælv.

Magma med tidlige advarsler

Størsteparten af den vulkanske og seismiske aktivitet på Jorden sker langs grænsefladen mellem tektoniske plader, hvor det umådelige tryk og den høje temperatur i Jordens indre kommer til udtryk på overfladen. For vulkaners vedkommende kan magmaen under vulkanen give en række tidlige advarsler: øget deformation af jordskorpen, øget koncentration af gasser såsom svovldioxid eller små ændringer i temperaturen eller tyngdekraften ved Jordens overflade.

Det er dog ikke alle vulkanudbrud, der er forbundet med magmaforekomster, som let lader sig spore. ”Freatiske” udbrud finder sted, når lommer af varm, sammenpresset damp og gasser dannes under en vulkan og uden forvarsel eller kun med et umærkeligt forvarsel udtømmes eksplosionsagtigt.

»Freatiske udbrud har vist sig vanskelige at forudse og kan være ødelæggende,« siger Matthew Pritchard fra Cornell University i Ithaca i den amerikanske delstat New York og henviser til vulkanen Ontakes udbrud i 2014.

Det var det mest ødelæggende vulkanudbrud i Japan siden 1926. 63 vandrere blev dræbt ved udbruddet. Selv om freatiske udbrud kun udgør ca. 5 pct. af de ca. 18.000 udbrud, der er registreret siden 1900, er de nogle af de mest ødelæggende.

Den 25. september 2007 blev New Zealands største og mest aktive vulkan, Ruapehu, ramt af et sådant udbrud. Selv om ingen omkom, blev der ved det massive udbrud sendt en sky af bjergarter, damp og gasser adskillige kilometer op i luften. I syv minutter rystede et jordskælv med en styrke på 2,9 på Richterskalaen jorden i vulkanens nærhed, og to lahars – dvs. kaskader af mudder og vulkanske bjergarter – strømmede ned ad dens skråninger. En 22-årig klatrer, der lå og sov i et shelter, kom til skade.

»Udbruddet skete pludseligt. Der var ingen geofysiske advarsler,« siger geofysikeren Társilo Girona fra Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Californien, der hører under den amerikanske rumfartsadministration, Nasa.

Geofysikeren tilføjer desuden, at det er vigtigt at forstå, hvad der skete i forbindelse med Ruapehus udbrud. Så da Társilo Girona og hans kolleger fik fat i 12 års kontinuerlige seismiske data fra sensorer nær Ruapehus krater i 2016, gav de sig straks i kast med at lede efter mønstre. Det, de fandt, overraskede dem: I de tre måneder, der gik forud for udbruddet i 2007, lod det til, at de jordbundsrystelser, der blev registreret ved vulkanen, faldt sammen med månefasernes indvirkning. Når Månens og Solens tidevandskraft voksede, gjorde den seismiske aktivitet det med andre ord også.

Forbløffende – og klart – resultat

Resultatet var forbløffende. Tidevandskraft forårsager vulkansk aktivitet andre steder i solsystemet – f.eks. på Jupiters måne Io. Den skal tackle tyngdekraftpåvirkningen fra tre store måner i nabolaget samt fra Jupiter selv. Der er dog god grund til at tro, at den slags kræfter ikke kan forårsage samme vulkanske aktivitet på Jorden. Selv om Solens og Månens forenede tyngdekraft er stærk nok til at flytte vand på Jordens overflade, rækker det slet ikke til at knuse massive bjergarter på den måde, der er nødvendig for at forårsage et udbrud fra begyndelsen.

»Tidevandskraften er umådeligt mindre end det tryk, der skal til for at udløse et udbrud,« siger Társilo Girona.

Ikke desto mindre var resultatet klart.

Rent statistisk var chancen for, at det samme resultat blev observeret ved et tilfælde, én til 3,5 mio. Inden for andre grene af fysikken er et sådant sandsynlighedsniveau nok til at bebude opdagelse af en ny partikel. Men hvad foregik der i Ruapehu?

Társilo Girona er hurtig til at forklare, at formålet med hans forskning ikke var at afdække en forbindelse mellem vulkanudbrud og tidevand. Og i det meste af det tidsrum, som dataene dækker, var rystelserne, som hans forskergruppe undersøgte, næsten fuldstændigt upåvirkede af Månens faser. Den eneste undtagelse var de afgørende måneder før Ruapehus udbrud i 2007.

»Dette kunne tyde på, at når vulkanen befinder sig i en kritisk fase, øver tidevandskraften indflydelse på den seismiske aktivitet – og det kan vi i princippet bruge til at finde ud af, hvornår en vulkan befinder sig i en kritisk fase,« siger han.

Fintmærkende gasser

Lige før et freatisk udbrud bliver damp i et omfang af hundredtusindvis af tons fanget i kamre under selve vulkanen. Og ligesom søer kan opvise tydeligt tidevand, mens ens badekar ikke kan, bliver denne kolossale mængde af gasser usædvanligt fintmærkende over for Månens tiltrækningskraft.

Det er en spændende opdagelse, mener Michael Manga fra University of California i Berkeley.

»Det giver mening at bruge en sådan øget følsomhed over for ubetydelige ydre kræfter som redskab til at undersøge, om en vulkan er ved at gå i udbrud,« siger han.

For Susan Houghs vedkommende bliver kriteriet for Társilo Gironas succes imidlertid, om hans resultater kan efterprøves, før der sker et nyt udbrud:

»Det skal vise sig, om de mønstre, der blev afdækket ved Ruapehu, kan være til nytte i varslingsøjemed.«

Társilo Gironas problem bliver måske imidlertid at finde tilstrækkeligt mange vulkaner, der overvåges kontinuerligt mht. seismisk aktivitet. Det sker kun for 35 pct. af de vulkaner, der har været i udbrud siden 1500, og for kun ganske fås tilfælde stilles data til fri rådighed på nettet, sådan som det er sket i Ruapehus tilfælde.

Dertil kommer hos Társilo Girona en frygt for, at de resultater, der aftegnede sig så klart i hans data, måske er mindre udtalte andre steder, eftersom New Zealand allerede er kendt for at have noget af det kraftigste tidevand i verden.

»Hvis der er noget sted på Jorden, hvor tidevand kan indvirke på vulkaner, må det være New Zealand,« erklærer han.

Så forskerne har allerede kig på passende vulkaner i Japan og Costa Rica, hvor de kan efterkontrollere deres resultater i dele af verden, hvor tidevandskræfterne spiller knapt så mærkbart ind.

Håb om at redde liv

Andre end Társilo Girona er interesserede i disse forhold. Gianluca Sottili fra universitetet Sapienza i Rom har undersøgt vulkanen på den italienske ø Stromboli. Den har været i næsten konstant udbrud i tusindvis af år. Hans undersøgelser viste, at over en periode på 17 måneder i 2010-11 voksede antallet af udbrud pr. time ca. hver anden uge svarende til tidevandsmaksimum under fuldmåne og nymåne.

På lignende vis lader det til, at der, hvad angår den konstant aktive vulkan Etna på naboøen Sicilien, er en forbindelse mellem deformationen af dens sider og Månens position. Når en vulkan befinder sig i en udbrudsfase, kan dens aktivitet meget vel vise sig at blive påvirket af tidevandskræfter, siger Gianluca Sottili.

Set med hans øjne markerer Társilo Gironas arbejde vedrørende Ruapehu den første gang, at der er påvist en forbindelse mellem Månens faser og en vulkans adfærdsmønster før et udbrud.

»Det er et vigtigt skridt fremad mht. vores forståelse for forbindelsen mellem tidevandskræfter og vulkansk aktivitet på Jorden,« siger han.

Hvis Társilo Gironas gruppe kan eftergøre resultaterne for andre vulkaners vedkommende, håber han at kunne udvikle et brugervenligt realtidskontrolredskab, som vulkanobservatorier verden over kan bruge til at bestemme kritiske faser, der går forud for et udbrud. Selv om det er umuligt at forudsige det præcise tidspunkt for et udbrud, håber han, at et sådant varslingssystem i det mindske kan redde liv.

»Det er et meget vigtigt stykke arbejde at søge efter nye tegn, der er forløbere for freatiske udbrud,« siger Matthew Pritchard.

Dette kunne tyde på, at når vulkanen befinder sig i en kritisk fase, øver tidevandskraften indflydelse på den seismiske aktivitet – og det kan vi i princippet bruge til at finde ud af, hvornår en vulkan befinder sig i en kritisk fase.

Den første, der klapper ...

Társilo Gironas drømme rækker dog videre. Det store spørgsmål for ham er, om Månens tiltrækningskraft har en tilsvarende lille, men målbar indvirkning på tektoniske plader og derfor kunne bruges til at forudsige jordskælv såvel som vulkanudbrud.

Det kunne man undersøge ved at se, om trykbelastede tektoniske plader udviser små ændringer i deres seismiske mønstre under tidsvandskræfters indvirkning. Társilo Girona og Corentin Caudron, der forsker ved Universitetet Gent og indgår i Társilo Gironas gruppe, er lige begyndt at kigge nærmere på data med henblik på at undersøge just sådan et spørgsmål.

Når man ret betænker, hvor meget vanskeligere det er at forudsige jordskælv end vulkaner, skal deres konklusioner være vandtætte, hvis de skal gøre sig håb om at overbevise deres fagfæller.

»Hvis det viser sig, at jeg tager fejl, bliver jeg den første, der klapper, men jeg regner nu ikke med at klappe lige med det samme,« siger Susan Hough.

Társilo Girona, geofysiker ved Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Californien