چه چیزی از خاکستر برمی خیزد؟ چگونه یک جزیره پس از فوران آناک کراکاتو تغییر کرد

نوشته دیان فیانتیس، بودیمان میناسنی، فریسا ایروان گینتینگ، رودیانتو، گفتگو

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

فوران آتشفشان Anak Krakatau در اوایل سپتامبر 2026 اثراتی بسیار فراتر از زمین غرش و خاکستری داشت که مناطق مجاور را پوشانده بود.

صدها کیلومتر بالاتر از زمین، تصاویر ماهواره ای از Sentinel-2 به ما اجازه می دهد تا ببینیم که سطح مجمع الجزایر Anak Krakatau پس ​​از انفجار چگونه تغییر کرده است.

چشمگیرترین دگرگونی در جزیره سرتونگ، درست در غرب آناک کراکاتو رخ داد.

در 8 آگوست 2026، قسمت اعظم جزیره سبز و دارای پوشش گیاهی متراکم به نظر می رسید. هنگامی که ماهواره Sentinel-2 دوباره در 8 سپتامبر از منطقه عبور کرد، بیشتر آن امضای سبز ناپدید شد. در عوض بخشی از جزیره خاکستری تا قهوه‌ای به نظر می‌رسید - گویی جزیره در عرض یک ماه جان خود را از دست داده است.

اما تصاویر ماهواره ای به سادگی به ما نمی گویند که آیا گیاهان زنده هستند یا مرده اند. آنها ثبت می کنند که چگونه سطح زمین طول موج های مختلف نور را منعکس می کند. بنابراین تغییر ناگهانی در Sertung یک سری سوالات را ایجاد می کند.

برای دانشمندان خاک، این سؤالات عبارتند از: آیا گیاهان مرده اند یا فقط زیر خاکستر مدفون شده اند؟ واقعا چقدر زباله فرود آمد؟ و چه اتفاقی برای این ماده آتشفشانی تازه می افتد؟

سنجش از دور به دانشمندان اجازه می دهد تا پوشش گیاهی، رطوبت، خاک، سنگ و رسوبات آتشفشانی را به روش هایی که از عکس های معمولی مشخص نیست، بررسی کنند.

یکی از پرکاربردترین معیارها، شاخص تفاوت عادی شده گیاهی یا NDVI است. با اندازه‌گیری چگونگی بازتاب نور قرمز و نزدیک به مادون قرمز برگ‌های سبز، حضور و سلامت حیات گیاهی را بر روی زمین نشان می‌دهد.

قبل از فوران، بخش‌های گیاهی سرتونگ دارای میانگین NDVI حدود 0.72 بودند که نشان‌دهنده یک سیگنال گیاهی قوی است.

تا 8 سپتامبر، این سیگنال به حدود صفر رسیده بود.

تغییر اساسی است. با این حال، نمره پوشش گیاهی کمتر به طور خودکار به معنای مرده بودن گیاهان نیست. لایه‌ای تازه از خاکستر، برگ‌های افتاده، آسیب فیزیکی ناشی از زباله‌های سنگین، گیاهان مدفون یا حتی شرایط جوی می‌تواند خوانش‌های ماهواره‌ای مشابهی را ایجاد کند.

بنابراین NDVI به ما می گوید که سطح به طور چشمگیری تغییر کرده است. به خودی خود به ما نمی گوید دقیقا چند گیاه زنده مانده اند.

بنابراین ما به بخش‌های دیگر طیف ماهواره‌ای نگاه کردیم.

طول موج های مادون قرمز موج کوتاه (SWIR) به ویژه مفید هستند زیرا می توانند جزئیات بیشتری را در مورد سطوح رطوبت گیاه و آرایش فیزیکی مواد سطح ارائه دهند.

قبل از فوران، سرتونگ ویژگی های طیفی مورد انتظار از یک جزیره با پوشش گیاهی متراکم را نشان داد. پس از فوران، بسیاری از سطح به سمت پاسخ مورد انتظار از مواد غیر گیاهی تغییر مکان داد.

شاخص دوم، شاخص رطوبت تفاوت نرمال شده یا NDMI، همان الگوی کلی را نشان داد. سیگنال رطوبت مرتبط با پوشش گیاهی به شدت کاهش یافت.

در مجموع، این چهار مجموعه داده متمایز - تصاویر با رنگ واقعی، نمرات پوشش گیاهی، پاسخ SWIR و سطوح رطوبت - تصویری ثابت را ترسیم می‌کنند: سطح جزیره سرتونگ پس از فوران دچار دگرگونی عمیقی شد.

جالب اینجاست که جزیره پانجانگ - درست در شرق آناک کراکاتو - سیگنال سبز بسیار قوی تری را حفظ کرده است. این قابل توجه است با توجه به اینکه پانجانگ در طول فوران بزرگ سال 2018 به شدت ضربه خورده است.

تضاد بین دو جزیره که تنها چند کیلومتر از هم فاصله دارند نشان می دهد که تخریب آتشفشانی چقدر ناهموار است. زباله های فوران به ندرت به طور متقارن سقوط می کنند. محل ته نشین شدن خاکستر بستگی به جهت باد، ارتفاع ستون و اندازه ذرات دارد.

در سپتامبر 2026، داده‌های ماهواره‌ای نشان می‌دهد که توده خاکستر به سمت غرب و جنوب غربی به سمت سرتونگ حرکت کرده و پانجانگ را از بدترین آن در امان نگه داشته است.

این شکاف شدید بین جزایر همسایه به دانشمندان فرصتی نادر می دهد تا ببینند چگونه الگوهای باد و بارش خاکستر بقای اکوسیستم را شکل می دهند.

ماهواره ها می توانند به ما نشان دهند که سطح کجا تغییر کرده است. با این حال، آنها نمی توانند همه چیز را در مورد موادی که باعث تغییر شده است به ما بگویند. برای آن به نمونه ها و آزمایش های آزمایشگاهی نیاز داریم.

تجزیه و تحلیل شیمیایی آزمایشگاهی می تواند تعیین کند که کدام عناصر و در چه غلظت هایی وجود دارند. تجزیه و تحلیل‌های کانی‌شناسی می‌تواند مواد معدنی و شیشه‌های آتشفشانی را که مواد تازه رسوب‌شده را تشکیل می‌دهند، شناسایی کند.

این ویژگی‌ها اهمیت دارند زیرا روی اتفاقات بعدی تأثیر می‌گذارند. هنگامی که مواد آتشفشانی در سطح قرار می گیرند، آب باران با مواد معدنی و شیشه شروع به واکنش می کند. برخی از اجزاء حل می شوند. عناصر شیمیایی آزاد می شوند. سطوح تغییر می کنند.

میکروارگانیسم ها رسوبات را مستعمره می کنند. بقایای گیاهی که در زیر خاکستر به دام افتاده یا مخلوط شده اند شروع به تجزیه می کنند. گیاهان پیشگام در جایی که شرایط اجازه می دهد خود را مستقر می کنند. ریشه ها، میکروب ها، بارندگی و مواد آلی به تدریج آنچه را که به عنوان زباله های آتشفشانی تازه آغاز شد تغییر می دهند.

اینگونه است که مواد زمین شناسی شروع به تبدیل شدن به مواد بیولوژیکی می کند. با توجه به زمان کافی، محصولات فوران می توانند به ماده اصلی تبدیل شوند که از آن خاک های جدید ایجاد می شود.

مکان‌های بسیار کمی در این سیاره به ما اجازه می‌دهند که این موضوع را به وضوح کراکاتو ببینیم.

آناک کراکاتو برای همیشه از سطح دریا در سال 1930 پدیدار شد، دهه‌ها پس از فوران فاجعه‌بار سال 1883 که بسیاری از جزیره کراکاتائو سابق را ویران کرد.

از آن زمان، دانشمندان چرخه های مکرر ساخت و ساز آتشفشانی، فوران، فرسایش، استعمار پوشش گیاهی و بازیابی اکولوژیکی را مشاهده کرده اند.

هر فوران به طور موثر بخشی از چشم انداز را بازنشانی می کند.

سرتونگ مورد جالب توجهی را ارائه می دهد زیرا قبل از فوران سپتامبر 2026 پوشش گیاهی خوبی داشت. زباله های تازه آتشفشانی روی مخروط آتشفشانی بی حاصل فرود نیامدند، بلکه مستقیما روی یک اکوسیستم جزیره ای تثبیت شده فرود آمدند.

این چندین سؤال را ایجاد می کند که می توانیم در طول زمان دنبال کنیم.

آیا زمانی که بارندگی خاکستر برگ های باقیمانده را شست، پوشش گیاهی به سرعت ظاهر می شود؟ آیا برخی از مناطق مدفون در زیر رسوبات به اندازه کافی ضخیم هستند که از بهبودی سریع جلوگیری کنند؟ آیا فرسایش باعث توزیع مجدد مواد جدید قبل از اینکه گیاهان بتوانند دوباره آن را مستعمره کنند، می کند؟ و چقدر طول می کشد تا ماهواره ها یک بار دیگر سیگنال سبز قوی را ثبت کنند؟

تصویر ماهواره ای بعدی ممکن است به برخی از این سوالات پاسخ دهد. دیگران ممکن است سالها طول بکشد.

مطالعه آتشفشان‌های فعال زمانی به شدت به ورود محققان به زمین‌های سخت و گاهی خطرناک بستگی داشت.

اکنون می توانیم تحقیقات را از صدها کیلومتر بالاتر از زمین آغاز کنیم.

ماهواره ها می توانند محل وقوع تغییرات محیطی و سرعت واکنش چشم انداز را نشان دهند. مشاهدات میدانی می تواند مشخص کند چه چیزی باقی مانده است. اندازه گیری های آزمایشگاهی می تواند به ما بگوید که ماده جدید از چه چیزی ساخته شده است. علم خاک می تواند توضیح دهد که در اثر تعامل مواد با آب، موجودات و زمان چه اتفاقی می افتد.

جزیره سرتونگ در عرض چند هفته به طرز چشمگیری تغییر کرده است. اما از دیدگاه یک دانشمند خاک، فوران فقط یک داستان تخریب نیست.

همچنین آغاز آزمایش دیگری در زمینه تشکیل خاک است. آنچه اکنون به نظر می رسد خاکستر و زباله های آتشفشانی است ممکن است در نهایت به بخشی از خاکی تبدیل شود که حیات جزیره را پشتیبانی می کند.

با ادامه تماشای سرتونگ از فضا، و در نهایت بازگشت برای مطالعه آن بر روی زمین، فرصت نادری برای مشاهده آن دگرگونی تقریبا از لحظه شروع آن داریم.

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →

این مقاله از The Conversation تحت مجوز Creative Commons بازنشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.