Çok sıcak bir fincanda kahve lütfen…
Sönmüş bir yanardağ gibi güne kahve içmeden başlayamayan pek çok insan var. Şaşırtıcı bir şekilde, kahve ve lavın fiziği oldukça benzer; en azından konu baloncuklar olduğunda.
Bilim adamlarından oluşan bir ekip, oluşumunu keşfetti. magmadaki kabarcıklar Yükselme, karıştırılmış bir kahve veya bir bardak şampanyadaki kabarcıklarla aynı fiziksel prensiplerden bazılarını takip eder.
Bu keşif, 1950’lerden bu yana volkanolojiye yön veren geleneksel volkanik kabarcık oluşumu modelini genişletiyor. patlama tahmini volkanik.
Université Clermont Auvergne ve ETH Zürih’ten araştırmacılar, yaptıkları çalışmada, gaza doymuş magmada, akmanın ve dönmenin basit fiziksel eylemi Yeraltı kanallarından geçiş, basınçta daha fazla bir azalma olmasa bile mekanik stres nedeniyle kabarcık oluşumunu tetikleyebilir.
sonuçları çalışmakayın başında yayınlandı Bilimilk kez gösteriyor ki kayma kaynaklı çekirdeklenme viskoz sıvılar geçtiğinde meydana gelir Hareketin kendisinden kaynaklanan mekanik kuvvetler.
Esasen, Eylemde aynı fizik var. Magma volkanik kanallardan yükseldiğinde sıvı yoğun bir etkiye maruz kalır. kesme kuvvetleri kaya duvarları boyunca ve engellerin etrafından akarken.
Bu mekanik kuvvetler yeterli enerji sağlamak magmada kabarcık oluşumunu tetiklemek zaten çözünmüş gazlarla yüklüsu buharı ve karbondioksit gibi — tıpkı gazozlu bir içeceği karıştırdığın zamanki gibi ve kabarcıklar oluşur.
Dönme patlamayı yarattığında
Keşif, karbondioksitle doyurulmuş, ısıtılmış bir polimerik sıvının kullanıldığı laboratuvar deneylerinden ortaya çıktı. Çalışma Bulguları.
Ekip, sıvıyı, viskoz akışı hassas bir şekilde kontrol eden ve ölçen bir cihaz olan reometrenin içindeki dönen bir platforma yerleştirdi. Dönme hızı giderek arttıkça dış bölgelerde kabarcıklar oluşmaya başladı, kayma geriliminin en yüksek olduğu yer.
Daha sonra oluştular farklı stres seviyelerinde çeşitli kabarcık türleri — bazıları sıvının içinde, diğerleri katı yüzeylerde veya halihazırda oluşmuş kabarcıkların yakınında. Desen tutarlıydı: Başlangıçtaki karbondioksit doygunluğu ne kadar büyük olursa, çekirdeklenmeyi başlatmak için gereken kayma gerilimi o kadar düşük olur.
Bu keşfi dikkat çekici kılan şey nedir? bu onun geleneksel odak noktasından sapmasıdır. 1950’lerden beri volkanologlar kabarcıkların oluşumunu temel olarak açıklamışlardır. basınçta azalma: Magma yüzeye çıktıkça basınç düşer ve çözünmüş gazlar serbest kalarak kabarcıklar oluşturur.
Bilim insanları bu modeli volkanik kayaların dokularını yorumlamak için kullandılar. yükseliş hızını tahmin et Patlamadan önce magma. Ancak yeni deneyler, hareketli magmanın mekanik enerjisinin de olduğunu ortaya koyuyor. kabarcık oluşumuna önemli ölçüde katkıda bulunur.
Araştırmacılar kayma gerilimi ve basıncın değiştiğini gösteren bir matematiksel model geliştirdiler neredeyse eşit katkıda bulunun Deneysel sisteminizde kabarcık çekirdeklenmesi için gerekli olan enerji bariyerini aşmak için.
Pratik sonuçları oldukça önemlidir. Kabarcıkların oluşumu ve büyümesi temel olarak magmanın davranışını kontrol eder patlamalar sırasında. Daha fazla kabarcık, daha düşük yoğunluk anlamına gelir ve bu da magmanın yükselişini etkiler.
Kabarcıklar da magmanın viskozitesini büyük ölçüde değiştirir ve gazların kademeli olarak mı kaçtığını yoksa patlayıcı seviyelere mi ulaştığını belirleyin.
Obsidiyen Gizemi
Bu keşif açıklamaya yardımcı olabilir Volkanolojinin eski bir gizemi. Bazı çok viskoz, gaz bakımından zengin magmalar bir şekilde obsidyen akıntıları şeklinde düzgün bir şekilde patlamayı başarıyorlar. patlamak yerine felaket derecede.
Kanalın tabanında verimli kesme kabarcığı oluşumu ve ardından bu kabarcıkların büyümesi ve birleşmesi, uçucu madde bakımından zengin bu magmaların, patlayıcı parçalanmanın derinliklerine ulaşmadan önce gazdan çıkmasına izin verebilir.
Soruşturma aynı zamanda minik kristalitlerin rolünü sorguluyor kabarcık oluşumuna nanolitler denir. Son araştırmalar, boyutu bir mikrometreden küçük olan bu demir oksit kristallerinin kabarcıklar için çekirdeklenme yerleri sağladığını öne sürdü.
Ancak eğer kesme tek başına kanallarda geniş çaplı kabarcık oluşumunu tetikliyorsa, nanolitler daha az gerekli olabilir baloncukların ortaya çıkması yerine, baloncukların bir sonucu olarak oluştuğu düşünülüyor.
Deneylerde gerçek magma yerine polimer ve karbondioksit sistemi kullanılmış olmasına rağmen, araştırmacılar sonuçlarını dikkatli bir şekilde volkanik koşullara göre ayarladılar. Testlerindeki aşırı doyma basınçları şuna karşılık gelir: gerçekçi değerler 2 ila 10 km derinlikteki magmalar için.
Yanardağların ötesinde, kayma kaynaklı çekirdeklenme diğerlerini de etkilemeli doğal ve endüstriyel süreçler. Bu olgunun örneğin sentetik malzemelerde köpük oluşumunu etkilediği bilinmektedir.
Ayrıca depremlerin tetiklediği kabarcıkların oluşması gibi olaylarda da rol oynayabilir. gezegenlere gaz salınımı ve hidrotermal sistemlerde uçucuların termal olarak dışarı atılması.