Τετάρτη, 9 Νοεμβρίου 2016

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τι συνέβη μετά την έκρηξη στη Σαντορίνη. New evidence on what caused tsunamis after massive Santorini volcanic eruption in the Bronze Age

Τι προκάλεσε το καταστροφικό τσουνάμι και τι επιπτώσεις είχε στην ευρύτερη περιοχή. View, looking North, of the northern part of the Santorini caldera. The island of Therasia (left) is separated from the island of Thera (right) by a channel, that is now thought to have formed at the end of the Late Bronze Age eruption.

Το καταστροφικό τσουνάμι που σάρωσε το προϊστορικό Αιγαίο μετά την κατακλυσμική έκρηξη του ηφαιστείου της Σαντορίνης δεν προκλήθηκε από την ταυτόχρονη κατάρρευση των τοιχωμάτων της καλδέρας, όπως πίστευαν έως τώρα οι επιστήμονες, αλλά από την τεράστια ποσότητα πυροκλαστικών ηφαιστειακών υλικών που έπεσαν απότομα μέσα στη θάλασσα.

Αυτό προκύπτει από μία νέα έρευνα Ελλήνων και άλλων επιστημόνων, που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Nature Communications», με επικεφαλής την Παρασκευή Νομικού, επίκουρη καθηγήτρια Φυσικής Γεωγραφίας και Γεωλογικής Ωκεανογραφίας του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αθηνών.

Τα στοιχεία

Δείτε ένα εντυπωσιακό βίντεο για την έκρηξη του ηφαιστείου της Σαντορίνης και τι ακολούθησε.

Οι επιστήμονες παρουσιάζουν νέα βαθυμετρικά και σεισμικά στοιχεία, τα οποία αποδεικνύουν ότι η καλδέρα δεν ήταν ανοιχτή προς τη θάλασσα κατά τη διάρκεια της κύριας φάσης της έκρηξης, αλλά πλημμύρισε με νερό, αφότου η έκρηξη είχε πια ολοκληρωθεί.

Η μέχρι σήμερα κυρίαρχη θεωρία ήταν ότι κατά την ηφαιστειακή έκρηξη, εξαιτίας της οποίας κατέρρευσε το ηφαιστειακό συγκρότημα στη θάλασσα, δημιουργήθηκε μία τεράστια καλδέρα, με διαστάσεις δέκα επί επτά χιλιομέτρων, και αυτή η κατάρρευση προκάλεσε τσουνάμι. Η νέα θεωρία αμφισβητεί τις έως τώρα εκτιμήσεις για το πώς προκλήθηκε το τσουνάμι.

Πώς μεγάλωσε και πλημμύρισε η προϋπάρχουσα καλδέρα

View across the northern part of Santorini's flooded caldera.

Οι πρόσφατες έρευνες της κ. Νομικού και των άλλων ερευνητών, που έγιναν στον βυθό γύρω από το νησί, έφεραν στο φως στα βορειοδυτικά της καλδέρας ένα υποθαλάσσιο κανάλι, πλάτους ενός χιλιομέτρου και μήκους τριών χιλιομέτρων, το οποίο συνέδεε την καλδέρα με τη θάλασσα. Αυτό το κανάλι, το οποίο αρχικά είχε κλείσει από την τέφρα και υλικά της έκρηξης, στη συνέχεια -όπως ένα φράγμα που σπάει- υποχώρησε ξαφνικά και έτσι η έως τότε σχεδόν στεγνή καλδέρα γέμισε με θαλασσινό νερό, μέσα σε λιγότερο από δύο ημέρες ή ακόμη και σε λίγες ώρες.

Όταν έγινε η ηφαιστειακή έκρηξη, σύμφωνα με τους επιστήμονες, υπήρχε ελάχιστο έως καθόλου νερό μέσα στην καλδέρα, η οποία ήταν απομονωμένη από τη γύρω θάλασσα. Προ της έκρηξης, στο βόρειο τμήμα του ηφαιστειακού πεδίου, η Σαντορίνη διέθετε, ήδη, μία ρηχή καλδέρα σαν λιμνοθάλασσα, που είχε δημιουργηθεί από προηγούμενη έκρηξη πριν από 18.000 χρόνια.

Η κατοπινή μεγάλη έκρηξη του 1610 π.Χ. βάθυνε και διεύρυνε εκείνη την αρχαιότερη καλδέρα, η οποία τελικά πλημμύρισε με νερό, όταν στη βορειοδυτική περιοχή μεταξύ Οίας-Θηρασίας, που έως τότε ήταν πάνω από το επίπεδο της θάλασσας, άνοιξε ένα κανάλι προς τη θάλασσα. Οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι για να γίνει αυτό, εκτοπίσθηκαν από τα εισρέοντα νερά πετρώματα όγκου 2 έως 2,5 κυβικών χιλιομέτρων.

Αυτό το απότομο πλημμυρικό συμβάν, που έγινε με χρονική υστέρηση σε σχέση με την κυρίως έκρηξη, σταμάτησε όταν το νερό μέσα στην καλδέρα έφθασε στο επίπεδο της θάλασσας (κάτι ανάλογο συνέβη με την πλημμύρα που γέμισε με νερό τη Μαύρη Θάλασσα πριν περίπου 8.400 χρόνια). Λίγο μετά, τα νερά της θάλασσας άνοιξαν ακόμη δύο κανάλια στα νοτιοδυτικά της καλδέρας.

Όμως, ενώ αυτή η μαζική πλημμύρα προκάλεσε κύματα μέσα στην ίδια την καλδέρα, δεν θεωρείται ικανή να έχει προκαλέσει μεγάλα κύματα έξω από αυτήν. Συνεπώς, θεωρείται απίθανο να δημιούργησε τσουνάμι, μάλιστα, τόσο μεγάλης κλίμακας. Για να είχε δημιουργηθεί τσουνάμι κατά την κατάρρευση της καλδέρας, θα πρέπει αυτή να ήταν ήδη γεμάτη νερό και να συνδεόταν με την ανοιχτή θάλασσα. Κάτι τέτοιο, όμως, όπως δείχνει η νέα μελέτη, δεν συνέβαινε τότε, αλλά συνέβη αργότερα, καθώς η καλδέρα πλημμύρισε και συνδέθηκε με τη θάλασσα μόνο όταν πια είχε τελειώσει η έκρηξη του ηφαιστείου.

Τι προκάλεσε το τσουνάμι

Image of the northern ‘breach’ in the Santorini caldera, and the scour and channel that cut through it. From Nomikou et al., 2016.

Αντίθετα, οι ερευνητές εντόπισαν στον βυθό, στα ανοιχτά των ακτών της Σαντορίνης, εναποθέσεις πυροκλαστικών υλικών πάχους έως 60 μέτρων, τα οποία -κατά την έκρηξη του ηφαιστείου- εκτινάχθηκαν γρήγορα προς κάθε κατεύθυνση στη θάλασσα γύρω από το νησί. Αυτός ο μεγάλος όγκος των πυροκλαστικών ροών (της τάξης των 30 έως 80 κυβικών χιλιομέτρων) εκτιμάται ότι εκτόπισε, αντίστοιχα, μεγάλες ποσότητες νερού και ήταν ικανός να προκαλέσει το τσουνάμι.

Metre-wide block of stromatolite, thrown out during the LBA eruption, now in the entrance to the Heliotopos hotel.

Όπως δήλωσε στο Αθηναϊκό και Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων η κ. Νομικού, «εδώ και χρόνια οι επιστήμονες μελετούν τη μορφολογία του ηφαιστείου της Σαντορίνης για να βρουν ποια τμήματά του καταποντίστηκαν και ποια έμειναν στην επιφάνεια μετά την έκρηξη. Η νέα μελέτη μας δείχνει ότι υπήρχε ένα κανάλι μεταξύ Οίας και Θηρασιάς, το οποίο μπαζώθηκε από την έκρηξη και έτσι η κύρια καλδέρα γκρεμίστηκε χωρίς να προκαλέσει τσουνάμι. Στη συνέχεια, όταν έσπασε το φράγμα στο κανάλι μεταξύ Οίας-Θηρασιάς, εισχώρησε το θαλασσινό νερό στην καλδέρα το πολύ μέσα σε δύο ημέρες».

«Κάτι τέτοιο, όμως, δεν προκάλεσε το τσουνάμι. Αυτό δημιουργήθηκε, επειδή κατά την τρίτη και την τέταρτη φάση της έκρηξης εκτινάχθηκαν στον αέρα μεγάλες ποσότητες ηφαιστειακής τέφρας, πυροκλαστικές ροές που στη συνέχεια εισχώρησαν στον υποθαλάσσιο χώρο. Αυτές τελικά προκάλεσαν το τσουνάμι, το οποίο επηρέασε τη βόρεια Κρήτη και όλη την ανατολική Μεσόγειο», πρόσθεσε η Ελληνίδα επιστήμονας.

Krakatoa – before and after: notice how much of the island of Rakata (labelled Krakatau) has disappeared in the eruption; and the large shoals of pumice that formed new islands north-west of Krakatau (Proceedings of the Royal Geographical Society).

Κύματα ύψους, τουλάχιστον, εννέα μέτρων έφθασαν στη βόρεια Κρήτη και πλημμύρισαν διάφορες περιοχές, όπως δείχνουν ευρήματα σε μινωικές αρχαιολογικές τοποθεσίες, όπως το Παλαιόκαστρο. Αυτή η νέα θεωρία είναι σύμφωνη με υπάρχουσες μελέτες, που αποδεικνύουν ότι οι πυροκλαστικές ροές ήταν, επίσης, η κύρια αιτία για το τσουνάμι που προκλήθηκε κατά την ισχυρή έκρηξη του ηφαιστείου Κρακατόα της Ινδονησίας  το 1883.

Πλήγμα στους Μινωίτες, αλλά όχι κατάρρευση

Bronze Age street scene – Akrotiri, Santorini. Precursory earthquakes damaged the town. But there was time for the residents to clear up rubble (foreground), and rescue furniture (those are casts of bed frames in the street), before the town was buried in pumice.

Η έκρηξη του ηφαιστείου της Σαντορίνης κατά την Ύστερη Εποχή του Χαλκού ήταν μία από τις μεγαλύτερες των τελευταίων 10.000 ετών σε όλον τον κόσμο. Η επικρατέστερη επιστημονική εκτίμηση είναι ότι η έκρηξη του ηφαιστείου της Θήρας έγινε περίπου το 1610 π.Χ. (συν/πλην 15 χρόνια).

Ο Μινωικός Πολιτισμός στην Κρήτη καταστράφηκε πολύ αργότερα, περί το 1450 π.Χ. Συνεπώς, σύμφωνα με την κ. Νομικού, η έκρηξη του ηφαιστείου και το επακόλουθο τσουνάμι αποτέλεσε μεν ένα πλήγμα που κατέστησε πιο ευάλωτο τον πολιτισμό των Μινωιτών, αλλά ο τελευταίος κατέρρευσε από άλλες ενδογενείς αιτίες, τουλάχιστον ενάμιση αιώνα αργότερα.

Στη νέα μελέτη συμμετείχαν, από ελληνικής πλευράς, ο καθηγητής Δημήτρης Παπανικολάου και η Δανάη Λαμπρίδου του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών, καθώς, επίσης, επιστήμονες από τη Γαλλία, τη Βρετανία, τη Γερμανία, τις ΗΠΑ και την Ισλανδία.

Μια νέα θεωρία για την βαρύτητα εξηγεί την σκοτεινή ύλη. New theory of gravity might explain dark matter

The rotation curve of typical spiral galaxy M33 (yellow and blue points with errorbars) and the predicted one from distribution of the visible matter (white line). The discrepancy between the two curves is accounted for by adding a dark matter halo surrounding the galaxy. Though dark matter is by far the most accepted explanation of the rotation problem, other proposals have been offered, including Modified Newtonian Dynamics (MOND) and this new theory of Emergent Gravity. Image credit: Wikimedia Commons

Για ποιο λόγο κοσμικές δομές, όπως οι εξωτερικές περιοχές των γαλαξιών, δεν κινούνται όπως περιγράφει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν;

Σύμφωνα με τους περισσότερους φυσικούς, η απάντηση κρύβεται στη σκοτεινή ύλη, ένα υλικό με μυστηριώδη φύση, αφού δεν έχει ανιχνευθεί πειραματικά καθώς δεν εκπέμπει ούτε απορροφά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως για παράδειγμα φως.

Professor Erik Verlinde, University of Amsterdam, Delta Institute for Theoretical Physics. Image credit: University of Amsterdam

Ωστόσο, μερικοί επιστήμονες υποστηρίζουν πως, αντί να «προδίδουν» την ύπαρξη ενός εξωτικού υλικού, τέτοιες ασυμφωνίες απλώς «προδίδουν» το γεγονός ότι η Γενική Θεωρία δεν περιγράφει με ακρίβεια τη συμπεριφορά της βαρύτητας. Ανάμεσά τους, ο Ολλανδός Έρλικ Βελρίντε, καθηγητής στο πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ και το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής Delta, ο οποίος από το 2010 έχει προτείνει ένα εναλλακτικό μοντέλο περιγραφής της βαρύτητας.

Στα χρόνια που μεσολάβησαν, ο Βελρίντε συνέχισε να βελτιώνει το μοντέλο του, ώστε να ταιριάζει ακόμη καλύτερα με τα παρατηρησιακά δεδομένα. Έτσι, χθες δημοσίευσε άρθρο (Emergent Gravity and the Dark Universe) το οποίο εξηγεί πώς αυτή η εναλλακτική περιγραφή μπορεί να εξηγήσει τις ανωμαλίες στην κίνηση των εξωτερικών περιοχών των γαλαξιών, καταργώντας την ανάγκη ύπαρξης της σκοτεινής ύλης.

Σύμφωνα με τη θεωρία του Ολλανδού φυσικού, η βαρύτητα δεν αποτελεί μία θεμελιώδη δύναμη στο σύμπαν, αλλά ένα «αναδυόμενο φαινόμενο». Έτσι με τον ίδιο τρόπο που η θερμοκρασία ενός σώματος είναι η εκδήλωση της κινητικής κατάστασης των μορίων του, η βαρύτητα σύμφωνα με τον Βελρίντε δεν είναι τίποτε άλλο από την εκδήλωση των μεταβολών που υφίστανται στοιχειώδη bit πληροφορίας, τα οποία είναι ενσωματωμένα στη δομή του χωροχρόνου.

Από τα πρώτα βήματα διατύπωσης της θεωρίας του, ο επιστήμονας μπόρεσε να δείξει πώς ο παραπάνω μηχανισμός συμφωνεί με όλα τα φαινόμενα που περιγράφονται από τον Δεύτερο Νόμο του Νεύτωνα – από την πτώση μίας πέτρας, μέχρι την κίνηση ενός δορυφόρου γύρω από τη Γη. Τώρα, παρουσιάζει πώς μπορεί να εξηγήσει τις ανωμαλίες στην κίνηση των εξωτερικών περιοχών των γαλαξιών, χωρίς καμία παραπομπή στη σκοτεινή ύλη.

«Έχουμε ενδείξεις ότι αυτή η νέα θεώρηση για τη βαρύτητα συμφωνεί με τις παρατηρήσεις», λέει ο ίδιος στην ιστοσελίδα του Ινστιτούτου Delta. «Όπως φαίνεται, στις μεγάλες κλίμακες, η βαρύτητα δεν συμπεριφέρεται όπως προβλέπει η θεωρία του Αϊνστάιν».

Our three-dimensional universe may be a hologram with just two spatial dimensions, according to a mathematical analysis. ( TU Wien )

Βασικός «πυλώνας» της θεωρίας του Βελρίντε είναι μία παραλλαγή που ο ίδιος επινόησε της Ολογραφικής Αρχής, την οποία διατύπωσε ο Γκέραρντ Χουφτ, καθηγητής και μέντοράς του, με τον Λέοναρντ Σάσκιντ από το πανεπιστήμιο Στάντφορντ στις ΗΠΑ. Στην εκδοχή που διατύπωσαν την Ολογραφική Αρχή οι δύο επιστήμονες, όλα τα φαινόμενα στο σύμπαν αποθηκεύονται ως πληροφορίες σε δύο διαστάσεις, δηλαδή σε μία φανταστική επιφάνεια που περιβάλλει το σύμπαν.

Σύμφωνα με τον Βελρίντε, αυτό δεν είναι απόλυτα σωστό, αφού ένα μέρος των πληροφοριών αποθηκεύονται στον ίδιο τον χώρο. Επομένως, παρόλο που η «συμβατική» βαρύτητα μπορεί να κωδικοποιηθεί από τις πληροφορίες στη δισδιάστατη επιφάνεια, στις επιπλέον πληροφορίες που είναι ενσωματωμένες στον χώρο οφείλονται οι ανωμαλίες που αποδίδονται στη σκοτεινή ύλη.

Το κίνητρο για προσπάθειες όπως του Βελρίντε για αναθεώρηση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας δεν είναι μόνο πως η περιγραφή του Αϊνστάιν για τη βαρύτητα δεν εξηγεί συμπαντικά φαινόμενα όπως η κίνηση των εξωτερικών περιοχών του σύμπαντος, αλλά και το γεγονός ότι έρχεται σε αντίθεση με την Κβαντική φυσική – τον δεύτερο βασικό «πυλώνα» της φυσικής.

Μάλιστα, οι δύο θεωρίες «συναντιούνται» στην περίπτωση των μαύρων τρυπών, καταλήγοντας σε αντικρουόμενα συμπεράσματα. «Πολλοί θεωρητικοί φυσικοί όπως εγώ αναπτύσσουν παραλλαγές της θεωρίας της βαρύτητας, έχοντας κάνει σημαντικά βήματα. Ίσως βρισκόμαστε στην αυγή μίας νέας επιστημονικής επανάστασης, η οποία θα αλλάξει δραστικά την εικόνα μας για τη φύση του χώρου, του χρόνου και της βαρυτικής δύναμης», καταλήγει ο επιστήμονας.