تُظهر سجلات الثوران التاريخية لبركان إتنا في إيطاليا أن نفس البركان يمكن أن يثور من خلال قنوات مختلفة تمامًا تحت الأرض، مما يؤدي إلى تقويض الفهم التقليدي للمجتمع الجيولوجي للاستقرار المستمر "لنظام الأنابيب" داخل البركان.أعادت دراسة حديثة أجرتها جامعة كورنيل في الولايات المتحدة بناء عملية نشاط الصهارة تحت الأرض لثورانين كبيرين لجبل إتنا، ووجدت أن "نظام خطوط الأنابيب" الداخلي كان مدفوعًا بآليات مختلفة تمامًا في فترات تاريخية مختلفة. ومن المتوقع أن توفر هذه النتيجة وسائل تقنية أكثر تطوراً لتقييم مخاطر الثوران البركاني في المستقبل.
وأشار فريق البحث إلى أن "نظام الأنابيب" داخل البركان غالبا ما يمتد عميقا تحت الأرض ويشكل شبكة معقدة للغاية. حتى بالنسبة لنفس البركان، قد ترتفع الصهارة على طول مسارات مختلفة تمامًا وتطلق الضغط أثناء ثورانات مختلفة. اختار هذا المشروع التعاوني، بقيادة إستيبان غازيل، أستاذ كرسي تشارلز ن. ميلوس في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي في جامعة كورنيل، بركان إتنا، الذي يتمتع ببنية "بسيطة" نسبيًا وتهيمن عليه المواد المتطايرة، كجسم، وقام بتحليل منهجي لعينات بلورات الصهارة من ثوران تمثيلي لهذا البركان في الماضي.
ونشرت نتائج البحث في مجلة الكيمياء الجيولوجية والجيوفيزياء والنظم الجيولوجية. المؤلف الأول لهذه الورقة هو مكسيم جافريلينكو، باحث ما بعد الدكتوراه السابق في جامعة كورنيل. اهتم الغزال منذ فترة طويلة بآليات الانفجارات البركانية، وخاصة العوامل التي تؤدي إلى الانفجارات الانفجارية العنيفة والدور المهيمن الذي تلعبه المكونات المتطايرة المختلفة في هذه العملية.
وأكد فريق البحث أن ما إذا كان الثوران البركاني متفجرًا يرتبط ارتباطًا وثيقًا بلزوجة الصهارة وكمية وتوزيع الغازات المتطايرة الموجودة في الصهارة. استخدمت الغزالة مشروبًا غازيًا كتشبيه: إذا فتحت زجاجة مياه غازية لم يتم رجها، فسوف تنكمش بسلاسة؛ ولكن إذا قمت بهزها بعنف ثم فتحت الزجاجة، فسوف تنفصل الفقاعات الموجودة في الزجاجة بسرعة وتتوسع، مما يسبب انفجارًا عنيفًا. عملية ثوران البركان تشبه هذه إلى حد ما.
يعد الماء وثاني أكسيد الكربون من أهم المكونات المتطايرة في الصهارة البركانية. لطالما اعتبر المجتمع الجيولوجي الماء العنصر المتطاير الرئيسي الذي يهيمن على سلوك الثوران البركاني. ومع ذلك، اقترح فريق بحث غازيل في دراسة أجريت عام 2023 أن ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يؤدي أيضًا بشكل مباشر إلى انفجارات بركانية. يأتي هذا الاستنتاج من طريقتهم الجديدة في استخدام مطياف رامان لتحليل الفقاعات الصغيرة في بلورات الصهارة.
وباستخدام مطياف رامان، تمكن الباحثون من قياس كثافة ثاني أكسيد الكربون للفقاعات ذات الحجم الميكروني داخل الشوائب البلورية في الصهارة، والتي لا يتجاوز سمكها حوالي واحد بالمائة إلى عُشر سمك شعرة الإنسان. وقال جافريلينكو إنه بعد الحصول على كثافة ثاني أكسيد الكربون، قام الفريق بتحويلها إلى ضغط باستخدام معادلة الحالة، ومن ثم حساب عمق الصهارة من الضغط، وبالتالي إعادة بناء الهيكل ثلاثي الأبعاد لنظام الأنابيب الداخلية للبركان بدقة غير مسبوقة.
في هذه الدراسة، طبق الفريق هذه التكنولوجيا على ثورانين مهمين لجبل إتنا. وأظهرت النتائج أن نفس البركان يمكن أن يطلق الصهارة والغاز من خلال "قنوات" مختلفة تماما في فترات تاريخية مختلفة. كان أحد الانفجارات التي حدثت عام 122 قبل الميلاد كبيرًا للغاية. ينتمي تكوين الصهارة إلى فئة المافيك منخفضة اللزوجة، وتم تصنيف نوع الثوران على أنه "بلينيان" - وهذه هي درجة الثوران الأكثر عنفًا والتي سميت باسم بليني الأكبر، مسجل ثوران جبل فيزوف عام 79 م.
من أجل الحصول على عينات عالية الجودة، توغل الباحثون المتعاونون تيري بلانك وبروس هوتون في عمق حقل بركان إتنا لإجراء أخذ عينات منهجية وإجراء تحليل التسلسل والقياسات الدقيقة لبلورات الصهارة. تشير البيانات إلى أنه خلال هذا الحدث الذي وقع عام 122 قبل الميلاد، ارتفعت الصهارة في البداية ببطء من عمق حوالي 22 كيلومترًا وركدت عند مستوى ضحل يتراوح بين 2 إلى 5 كيلومترات فوق السطح لعدة أسابيع، فقدت خلالها بعض الغاز تدريجيًا وأحدثت في النهاية ثورانًا.
ثم قام الفريق بمقارنة البيانات الجديدة مع عينات من ثوران سابق آخر، وهو حدث الخريف الطبقي منذ حوالي 4000 عام. أظهرت النتائج أن عملية صعود الصهارة الأخيرة مختلفة تمامًا: تتدفق الصهارة بسرعة من طبقة الوشاح الأعمق بحوالي 24 إلى 30 كيلومترًا إلى السطح، لتكتمل صعودها وتثور في غضون ساعات قليلة فقط. القوة الدافعة الرئيسية تأتي من التركيز العالي لثاني أكسيد الكربون في الصهارة.
وأشار غزال إلى أن هناك اختلافات واضحة في تركيب المكونات المتطايرة بين البراكين المختلفة: فبعض البراكين الموجودة في الجزر المحيطية تهيمن عليها تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون، في حين أن البراكين الموجودة في مناطق الاندساس يتحكم فيها المحتوى المائي بشكل أكبر. يعد جبل إتنا أحد البراكين الخاصة القليلة التي يتنافس فيها اثنان من المواد المتطايرة، الماء والصهارة، على الهيمنة. تظهر نتائج الأبحاث أنه عندما يتجاوز تركيز ثاني أكسيد الكربون عتبة معينة، سيبدأ الثوران بسرعة من أعماق أعمق ويثور خلال فترة زمنية قصيرة؛ عندما يكون تأثير الماء أقوى، يتم التحكم في عملية الثوران بشكل أساسي من خلال الهيكل الضحل، وسوف تستقر الصهارة بالقرب من السطح، وتفرغ الغاز، ثم تنفجر.
وفي الوقت الحالي، يطبق فريق غازيل نفس الطريقة على العديد من البراكين في تشيلي وهاواي ومناطق أخرى، على أمل بناء مجموعة واسعة من النماذج الدقيقة للأنابيب الداخلية في البراكين. وقال إنه من الناحية المثالية، ينبغي إجراء هذا النوع من التحليل على كل بركان في العالم، لأن هذه البيانات الأساسية ضرورية لإنشاء نماذج فيزيائية للانفجارات وتحسين نظام تقييم المخاطر البركانية.
بالإضافة إلى قيمته العلمية، فإن إتنا مثير للاهتمام أيضًا على المستوى الثقافي. تعتبر في الأساطير اليونانية القديمة مكان دفن العمالقة تايفون وإنسيلادوس. قارن غزال بشكل واضح أنظمة الأنابيب تحت الأرض للثورانين بهذين العملاقين الأسطوريين: ثوران بلينيان في 122 قبل الميلاد يتوافق مع أنبوب نحيف ومتعرج من نوع "تايفون"، في حين أن الحدث الأقدم كان مشابهًا لهيكل أصغر من نوع "إنسيلادوس". واعترف بأنه من الصعب عدم الانجذاب إلى التاريخ والثقافة الكلاسيكية والطعام المحلي هنا أثناء عمله في إتنا.
يُذكر أن دراسة "الأصل العميق والإطلاق الضحل لثوران إتنا 122 قبل الميلاد مافيك بلينيان" (الأصل العميق والإطلاق الضحل لثوران إتنا 122 قبل الميلاد مافيك بلينيان) تم تمويلها من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم. نُشرت الورقة رسميًا في 2 يونيو 2026، وقدمت نماذج نظرية مفصلة وبيانات رصد، مما يوفر مرجعًا رئيسيًا لأبحاث آلية الثوران البركاني العالمية المستقبلية وتقييم المخاطر.