Kolmónoxíð í eldgosum

Kolmónoxíð gas er eitrað.  Það berst sem útblástur úr bifreiðum og öðrum vélum, sem brenna benzíni eða olíu og einnig við bruna á kolum. Kolmónoxíð (CO) var komið í hættulega hátt magn við sumar aðalumferðaæðar í Reykjavík í lok tuttugustu aldar, en þá komu lög og reglugerðir varðandi lögleiðingu hvarfakúta á bíla eftir 1995, og síðan hefur dregið verulega úr kolmónoxíð mengun.  Heilsuverndarmörk á kolmónoxíð eru nú 10 mg/m³.  Hátt magn af kolmónóxíði brýtur niður hemóglóbín blóðsins og veldur dauða.

Kolmónoxíð berst einnig upp á yfirborð jarðar í eldgosum. Það er töluvert magn af bæði CO2 og CO í eldfjallagasi og sennilega er miklu meira af CO en menn gerður sér grein fyrir. Hættulegt CO breytist hratt í tiltölulega meinlaust CO2 í andrúmsloftinu við oxun.

Nú hefur CO í eldgosum verið mælt í fyrsta sinn úr gervihnetti. Það gerðu Martínez-Alonso og félagar í sprengigosunum í Eyjafjallajökli árið 2010 og Grímsvötnum árið 2011.  Þeir beittu Terra gervihnettinum frá NASA við þessar mælingar.  

Fyrsta myndin sýnir dreifina af ösku og gasi sem barst suður frá Íslandi í gosinu í Eyjafjallajökli hinn 11. maí 2010.  Gosmökkurinn er greinilegt brúnt strik, sem stefnir til suðurs.  Önnur myndin sýnir hins vegar mælingar á kolmónoxíði  frá gervihnetti hinn 19. apríl 2010.   Gulu og rauðu svæðin eru hæstu gildin af CO í mekkinum.  Enda þótt kolmónoxíð sé sjáanlegt og mælanlegt í gosmekkinum, þá er það samt langt undir hættumörkum.  En niðurstöðurnar sýna hvernig tæknin er að valda stórkostlegri byltingu í eftirliti með eldgosum og áhrifum þeirra.

Leirhnúkurinn Garbuna

Eitt af eldfjöllum Papua Nýju Gíneu er Garbuna, sem er um 564 metrar á hæð. Síðast gaus það árið 2008 og þá kom upp dasít hraun. Efri hluti fjallsins er allt gegnumsoðið af jarðhita, og er því einskonar leirhnúkur. Víða streymir brennisteinsgas út úr berginu, og litar fjallið gult. Einnig vinnur brennisteinssýran á berginu og leysir það upp og breytir því í leir. Hér er eitt stærsta jarðhitasvæði Nýju Gíneu. Við lentum þyrlu á toppnum í dag til að kanna fjallið frekar, og þá var þessi mynd tekin.

Seigja kviku

Seigja (viskositet) er eiginleiki efnis sem við hugsum oftast ekkert um, en hún er mjög mikilvæg varðandi hegðun allra vökva, eins og til dæmis hraunkviku.  Berum til dæmis saman tvö vökva sem þið þekkið vel: vatn og tómatssósu.  Seigja tómatssósunnar er einmitt  eitt hundrað sinnum hærri en vatnsins, þegar við berum þessa vökva saman með seigjumælingu og notum seigjugildi vísindanna, en það nefnist Pa s eða paskal-sekúndur. Tjara er ótrúlega seigur vökvi, og lengsta tilraun vísindanna er tilraun með seigju tjöru.  Þessi tilraun er enn í gangi í Queensland háskólanum í Brisbane í Ástralíu, eftir 84 ár, enda á tilraunin metið í Guinness Book of Records.  Prófessor Thomas Parnell setti tjöru í trekt árið 1927 og beið síðan eftir því að dropar af tjöru læku niður úr trektinni. Hann sá fyrsta dropann falla árið 1938, og annan dropann árið 1947, rétt áður en hann dó.  Tilraunin er enn í gangi í Brisbane (vonandi hafa flóðin þar nýlega ekki haft nein slæm áhrif) en nú hafa alls átta dropar fallið, sá síðasti í nóvember árið 2000.  Seigja tjöru hefur verið reiknuð út á grundvelli þessar tilraunar, og reyndist hún 230 milljörðum hærri en seigja vatns, eða 2,3x10⁸ Pa s.   Eðlisfræðideild Queensland Háskóla í Brisbane hefur vefmyndavél á tjörutilrauninni, svo þið getið, kæru lesendur, fylgst með því þegar næsti dropi fellur, ef þið þafið mikla þolinmæði og góðan tíma og yfirleitt nennið að bíða eftir þeim merka atburði.  Vefmyndavélin er hér http://www.smp.uq.edu.au/pitch/

Það er annars upplagt að rannsaka seigju einmitt heima í eldhúsinu, og gera sjálfur tilraunir varðandi áhrif hita á seigjuna. Eftirfarnadi gildi eru fyrir seigju ýmissa efna við 20 stiga hita, gefin í pascal-sekúndum eða Pa s: vatn  0,001, hunang 10, tómatsósa 100, bráðið súkkulaði 130, hnetusmjör 250.  Myndin til hliðar sýnir seigju á nokkrum tegundum rúðuglers, eða réttara sagt heita vökvans eða kvikunnar sem myndar  rúðugler.  Svarta kúrvan sýnir áhrif hita á seigju fyrir “venjulegt” rúðugler, en einingarnar eru í log Pa s.   Seigja glerkvikunnar við um 700 stiga hita er sem sagt mörgum milljörðum sinnum hærri en við 1100 stiga hita, samkvæmt línuritinu. 

Það sem við köllum föst efni, eins og ís, hafa líka seigjueiginleika, þegar litið er á efnið í nógu miklu magni.  Heill skriðjökull af ís rennur, og er seigja jökuls um 10¹³ Pa s.   Möttlull, jarðar, lagið undir jarðskorpunni, er enn seigari.  Venjulegur möttull, eins og undir meginlöndunum, er um 10²¹ Pa s.  Möttullinn undir Íslandi er alls ekki venjulegur, þar sem hann er óvenju heitur.  Seigja okkar möttuls er um það bil 10¹⁸ Pa s og þessi lága seigja hefur þau áhrif að  lóðréttar jarðskorpuhreyfingar eru mun hraðari á Íslandi en víðast hvar á jörðu.

En snúm okkur nú að aðalefninu: seigju hraunkviku.  Það er gífurlegur munur á seigju á ýmsum tegundum af kviku, en seigjan er háð bæði hita og efnasamsetningu og einnig innihaldi vatns og annara reikulla efna í kvikunni.  Seigja kviku  getur verið allt frá 100 Pa s fyrir mjög heita basalt kviku, og allt til 10¹¹ Pa s fyrir mjög kísilríka líparít kviku, og nær sviðið á seigju kviku því yfir um ellefu stærðargráður!  Auk þess er seigjan háð þrýstingi, og er seigja kviku djúpt í jörðu, undir háum þrýstingi, því enn lægri en á yfirborði.  Heitasta og þynnsta kvikan sem við þekkjum er kölluð komatiít, og hefur hún seigjugildi um 0,1 til 10 Pa s, eða álíka og hunang.  Komatiít hraun runnu á frumöld jarðar, fyrir meir en 2,5 milljörðum ára. Síðan hefur þessi kvika ekki komið upp á yfirborð hér á okkar plánetu.  En hins vegar gýs kómatiít hraunum á plánetunni Io, eins og ég hef bloggað um hér: http://vulkan.blog.is/admin/blog/?entry_id=997761

Ég hef mælt seigju kvikunnar sem kom upp í gosinu á Fimmvörðuhálsi í fyrra, og einnig kvikunnar sem gaus í toppgíg Eyjafjallajökuls.  Aðgerðin byggist á efnagreiningu glerdropa, sem finnast inni í kristöllum.  Þessir kristallar eða steindir  hafa myndast í kvikunni á miklu dýpi, og berast upp á yfirborðið með kvikunni. Þessar mælingar á efnasamsetningu veita upplýsingar um hita, sem ég hef einnig bloggað um hér http://vulkan.blog.is/blog/vulkan/entry/1141566/

og er þá hægt að reikna út seigjuna. Niðurstöðurnar eru sýndar á myndinni til hliðar. Alkalí basalt kvika frá Fimmvörðuhálsi hefur seigju frá 5 til 50 Pa s, og hún er sem sagt lapþunn.  Hins vegar er trakíandesít kvikan sem kom upp úr toppgíg með seigju á bilinu 1000 til 4000 Pa s, eða um eitt hundrað sinnum seigari!  Þessi mikli munur á seigju er að nokkru leyti skýringin á því, hvers vegna þessi tvö eldgos voru svo gjörólík í hegðun.  Alkalí basalt kvikan var heitari, mjög þunnfljótandi og myndaði hraun.  Hins vegar var trakíandesít kvikan svo seig, að gasbólur sem mynduðust í kvikunni gatu ekki risið og sloppið út, heldur bárust upp með kvikunni og sprungu á yfirborði.  Að sjálfsögðu átti samspil kviku og bráðnandi jökuls og gufusprengingar einnig mikinn þátt  í sprengivirkninni í Eyjafjallajökli, en seigja kvikunnar er mikilvægt atriði, sem taka verður inn í reikninginn.

Höggbylgjur gefa dýrmætar upplýsingar innan bannsvæðisins

Það er nauðsynlegt að komast í návígi við eldgos til að skilja hvað er að gerast og þá að greina hvaða tegund af gosi er um að ræða. Íslenskir ljósmyndarar og vísindamenn hafa ekki náð slíku myndefni og upplýsingum varðandi gosið í Eyjafjallajökli,  vegna þess að þeir hafa  fylgt þeim stífu takmörkunum um aðgang af svæðinu sem Almannavarnir hafa sett.  Eins og sjá má á mynd af bannsvæðinu til hliðar, þá kemst enginn innan um 10 km fjarlægðar frá gígnum, nema með sérstöku leyfi Almannavarna.  En ekki virðast  allir hafa fylgt þessu banni.  Maður einn heitir Martin Rietze.  Hann hefur tekið frábærar ljósmyndir af eldgosum víðs vegar um heim. Myndir hans af gosinu í Eyjafjallajökli árið 2010 eru ekki aðeins merkileg listaverk, heldur einnig mjög góðar heimildir.  Það er ekki ljóst hvernig Martin hefur náð slíkum myndum, þegar tekið er tillit til þess að svæðið er lokað.  Sögusagnir ganga um það að hann hafi gengið á jökulinn frá Stóru Mörk, upp Skerin og að Goðasteini til að ná þessum myndum, en það er milli 6 til 10 km, hvora leið.   Gangan hefur verið vel þess virði, eins og sjá má af myndum hans, hér.    Martin er orðin goðsögn meðal ljósmyndara um heim allan og þeirra, sem þrá  frekari upplýsingar um gosið í Eyjafjallajökli, eins og það sést í návígi.  En nú þegar ég hef uppljóstrað þessu, þá bíða Almannavarnir hans sjálfsagt næst þegar henn fer um Keflavíkurflugvöll, eða hvað?  Fyrirgefðu, Martin!  En snúum okkur nú að höggbylgjum.  Nokkrir ljósmyndarar og vídeómenn hafa tekið eftir höggbylgjum yfir gígnum í Eyjafjallajökli.  Þetta eru mjög kraftmiklar bylgjur sem geisla út úr gígnum í aðeins eitt augnablik, en áhrifin eru einstök. Ég var einu sinni í grennd við gíginn í þyrlu þegar ein höggbylgjan birtist og það var eins og þyrlan fengi kraftmikið spark. Hljóðið er ekki mikið, en maður finnur bylgjuna sem titring og högg á bringuna.  Enda er hljóðið á miklu lægri tíðni eða riðum en okkar heyrn, sem er fyrir ofan 20 rið.  Í þurru lofti við 20 stiga hita er mestur hraði höggbylgju um 343 m/s,  sem er hraði hljóðsins.  Hraðinn breytist lítillega eftir lofthita og magni af ösku í loftinu.   Þá hefur  þrýstingsbreyting höggbylgjunar þau áhrif að raki í loftinu þéttist og  í augnablik framkallast ljósgrátt ský umhverfis upptök bylgjurnar.  Myndin hér til hliðar sýnir til dæmis slíka höggbylgju umhverfis herþotu.   Myndin fyrir neðan er úr myndbandi sem Matin Rietze tók af hljóðbylgju, eins og hún sést frá Goðasteini, á gígbarminum. Aðrir hafa náð myndum af höggbylgjunum, til dæmis Ómar Ragnarsson.   Niðurstöðurnar úr þessum upplýsingum  eru þær, að gas brýst út úr gígnum á hraða sem er nálægt 300 metrum á sekúndu. Á slíkum hraða getur gasið borið með sér nokkuð stór flyksi eða slettur af kviku, sem eru einn eða fleiri metrar í þvermál, auk miklu smærri brota eða dropa af mjög heitri kviku, sem breytast strax í  gler eða í það efni sem við köllum eldfjallaösku.  Þannig gefa höggbylgjurnar okkur mikilvægar upplýsingar um kraftinn og hraðann í gígopinu.  Þessi hraði bendir til þess að gosið sé vúlkanískt (“vulcanian eruption”). Ég mun blogga um það fyrirbæri næst, og túlka það í ljósi annara upplýsinga frá dýrmætum  myndum Martin Rietze.

Einn mælikvarði á goskraftinn í Eyjafjallajökli

Hæðin á öskumekkinum er nokkuð góður mælikvarði á magnið af kviku sem nú berst upp í gíginn á Eyjafjallajökli.  Hæðin á  mekkinum er gefin á fimm mínútna fresti  af veðursjá eða radar Veðurstofunnar á Keflavíkurflugvelli.  Upplýsingarnar má nálgast hér.   Það eru ýmsar útgáfur af veðursjánni, en ég fylgist mest með ETOP(Z).  Myndin sýnir niðurstöður veðursjár kl. 525 í morgun, og takið eftir tölunni 5.0 fyrir ofan Eyjafjallajökul, en það er hæð gosmakkarins sem veðursjáin sér á þeim tíma.  Reyndar mælir veðursjáin mökkinn aðeins þegar hann er hærri en 2.5 km, en til þessa hefur hann oftast verið hærri en svo.  Myndin til hliðar sýnir breytingar á hæð hans nú í morgun, 11. maí,  frá kl. 2:30 til kl. 6:00, en á þeim tíma hefur hann verið mest á 3.9 til 5.0 km hæð.   Í nótt bar meir á glóð í  mekkinum en áður, en það má ekki túlka sem aukinn goskraft.  Heldur er líklegra að meiri glóð bendi á minni áhrif vatns úr jöklinum á sprengivirknina.  Ef til vill er gígurinn að þorna upp smám saman.  Eitt af því sem  við skiljum nokkuð vel í sambandi við eldgos er  hegðun makkarins.  Hann fylgir mjög einfaldri eðlisfræði.  Morton jafnan, H=1.37Q^1/4  gefur okkur hlutfallið milli hæðar gosmakkarins og magns af kviku (Q) sem berst upp í gosinu. Það eru til margar útgáfur af  Morton jöfnunni, en ég sýni þá einföldustu hér.  Aðal skilaboðin eru þau, að það er magnið af hita sem berst út í andrúmsloftið í gosinu sem ræður því hversu hátt mökkurinn rís. Það er því ekki goskrafturinn sjálfur sem stjórnar hæðinni, heldur kvikumagnið, sem við getum til dæmis mælt í rúmmetrum af kviku sem berst upp úr gígnum á sekúndu.  Þegar heit aska og gjall þeytist upp í loftið, þá blandast gosmökkurinn við andrúmsloft.  Hitinn frá öskunni hitar um leið loftið og þá minkar eðlisþyngd  loftsins sem hefur blandast inn í mökkinn.  Við það rís mökkurinn hærra.  Þetta er alveg sama fyrirbæri og venjulegur loftbelgur sem menn ferðast í langar leiðir.  Hann rís upp vegna þess að  blossi af logandi gasi streymir inn í belginn að neðan og dregur með sér hitað loft sem þenst út, léttist  og lyftir belgnum.  Hér með fylgir mynd sem sýnir hlutfallið milli hæðar gosmakkar, í km, og magns af kviku sem gýs, í rúmmetrum á sekúndu.  Samkvæmt því er Eyjafjallajökull nú að gjósa um eða undir eitt hundrað rúmmetrum af hraunkviku á sekúndu.  Magnið í virkilega stórum gosum getur verið mörg hundruð þúsund rúmmetrar á sekúndu og fer mökkurinn þá í 30 til 40 km hæð.  Við getum því sætt okkur við það að málið er ekki svo slæmt. 

Goshringir

Reykhringir myndast þegar maður andar frá sér skýi af vindlareyk og blæs um leið gat í gegnum skýið. Þá vefst uppá reykinn og hann myndar fallegan hring.  Eldgos mynda oft reykhringi, en nú hafa náðst góðar myndir af reykhringjum yfir Eyjafjallajökli. Það er Kjartan Már  Hjálmarsson á Selfossi sem tók báðar þessar frábæru myndir laugardaginn 1. maí. Hringarnir eru örugglega tengdir gosinu. Sennilega myndast hringirnir í gufuskýum þeim sem nú rísa uppaf Gígjökli, þar sem gufan myndast vegna hraunrennslis undir jöklinum.  Frábærur reykhringir hafa einnig sést yfir Etnu eldfjalli á eynni Sikiley á Ítalíu, einkum í gosinu árið 2000, eins og myndin fyrir neðan sýnir.   Þeir voru allt að 200 metrar í þvermál og endast oft í allt að 15 mínútur. 

Strombolí og Hvellirnir í Eyjafjallajökli

Í Miðjarðarhafi, vestan Ítalíu og norðan við Sikiley, er eldeyjan Strombolí, sem hefur stöðugt gosið  í 2500 ár.  Málverkið til hliðar er af Strombólí, en það má sjá á Eldfjallasafni í Stykkishólmi.  Ég hef áður bloggað um þessa merku eyju hér.  Ef til vill er að finna á Strombólí skýringu á hljóðum sem fólk undir Eyjafjöllum er að heyra þessa dagana.  Margir hafa tekið eftir mjög djúpum hljóðum frá eldgosinu á Eyjafjallajökli, eins og Halldór Björnsson bloggaði um hér í gær.  Hljóðin eru greinilega tengd sprengingum í toppgígnum, en þau eru mjög djúp  og  heyrast varla.  Sennilega er mikið af orkunni í þessum sprengingum fyrir neðan 20 Hz, sem eru  neðri mörk heyrnar okkar.  Fyrir tveim dögum var ég í þyrlu rétt fyrir ofan gíginn þegar sprenging varð, og við sáum hljóðbylgjuna í gjóskunni og fundum höggið þegar bylgjan skall á þyrlunni.  Ég tel að þessi hljóð orsakist af því að mjög stórar bólur eða blöðrur af gasi springa rétt undir gígnum.  Í dýpinu, þar sem þrýstingur er hár, er gas í upplausn í kvikunni,  en þegar kvikan rís upp í gosrásina kemur gasið úr upplausn og myndar bólur sem stækka ört og renna saman.  Þannig geta myndast bólur af gasi sem eru margir metrar á lengd, jafnel tugir metra. Þrýstingur inni í bólunni er mjög hár, en þegar bólan rís í kvikunni og upp gosrásina, þá kemur að þvi að innri þrýstingurinn er jafn mikill eða meiri en þyngdin af kviku ofan á bólunni. Þá springur bólan og  við það kastast upp slettur af kvikunni sem lá ofan á bólunni.  Sletturnar hlaða upp gíg umhverfis gosrásina. Seigjan í kvikunni skiftir miklu máli varðandi hreyfingu og hegðun bólunnar.  Þegar kvikan er seig, eins og  andesít kvikan sem nú gýs, þá rís bólan treglega, og þá safnast fyrir  meiri þrýstingur áður en bólan nær að springa.  Myndin til hliðar sýnir seigju í kviku, og þar má sjá að seigjan í andesít kviku er um miljón poise einingar.  Hún er sennilega um hundrað sinnum seigari en basalt kvikan sem kom upp á Fimmvörðuhálsi.

Sylvie Vergniolle, sem starfar við Institut de Physique du Globe de Paris, hefur lagt stund á rannsóknir  á strobólískum gosum og má til dæmis finna grein eftir hana í Encyclopedia of Volcanoes.   Einnig er frekari fróðleikur um þetta efni hér.  Mér virðist að nú komi upp hlutfallslega meira gas en kvika í gosinu.  Ef til vill streymir gasið nú upp úr kvikuþró sem er tiltölulega grunnt undir gígnum.  Þessi kvikuþró inniheldur andesít kvikuna sem gýs, en neðar í þrónni kann að vera basalt kvika, sú sama og gaus á Fimmvörðuhálsi.  Sumt af gasinu kann að vera úr basaltkvikunni undir.  Einnig er hugsanlegt að þessar kvikur séu að blandast í þrónni.

Brennisteinn frá Fimmvörðuhálsi Mældur úr Geimnum

 

Árið 2004 var bandaríski gervihnötturinn EOS-Aura settur á braut umhverfis jörðina. (Aura þýðir golan á latínu).  Nú mælir hann brennisteinslosun frá eldstöðvunum á Fimmvörðuhálsi.  Um borð í gervihnettinum er tæki sem mælir ýmsar lofttegundir í lofthjúp jarðar, þar á meðal brennisteinstvíoxíð, SO2. Hnötturinn er í 705 km hæð yfir jörðu. Mælingin er nákvæm,  en hver mæling nær yfir svæði sem er 13x24 km. Gervihnötturinn er yfir Eyjafjallajökli frá 1:30 til 2 :00 eh. á hverjum degi.  Ský trufla nokkuð mælinguna, en í heiðskýru veðri er hún frábær.  Daglegar mælingar yfir Íslandi má sjá á vefsíðunni hér.  Myndin til hliðar er frá 7. apríl, sem var heiðskýr dagur á Fimmvörðuhálsi.  Mælieiningin er Dobson Units (DU), sem er fjöldi mólekúla af SO2 á fersentimeter í gufuhvolfi.  Eitt DU er um það bil 0,0285 grömm af SO2 á fermeter.   Það verður fróðlegt að fylgjast með þessum daglegu mælingum, en auðvitað setur veðrið strik í reikninginn.

Nýjasta ferðin á Fimmvörðuháls

Vegna fjaðrafoks í fjölmiðlum sem orðið hefur út af ferð minni á Fimmvörðuháls í þetta sinn, er ég ekkert viss um að hann Víðir Reynisson hjá Almannavörnum hleypi mér á Hálsinn aftur. Ferðin á Fimmvörðuháls var nokkuð söguleg í þetta sinn, enda var hún gerð í samfloti með teymi frá BBC sjónvarpsstöðinni í Bretlandi, til upptöku á efni fyrir þáttinn Top Gear. Það mun vera eitt vinsælasta efni sem BBC stöðin sendir út, með um 350 miljón manna áhorfun um heim allan (mér leiðist þetta nýyrði áhorfun… léleg bein þýðing á enska orðinu “viewership”). Undirbúning ferðarinnar annaðist Arctic Trucks í Reykjavík, með ágætum árangri og miklum dugnaði. Hér er ferðasagan, í stuttu máli:6. apríl: Ekið var frá Reykjavík rétt fyrir hádegi með sex breytta jeppa, aðallega frá Arctic Trucks. Nóttina áður höfðu starfsmenn Arcitc Trucks unnið að undirbúningi ferðarinnar. Með í ferð var sjónvarpsmaðurinn James May, sem hefur meðal annars ekið íslenskum “breyttum” jeppa til norður pólsins og víðar. Það vakti töluverða undrun mína að sjá rauða bílinn sem James ók. Ofan á hann var komin bárujárnsplata til varnar gjóskufalli, og fjórar svartar slöngur fluttu kælivatn úr stórri tunnu á pallinum til hjólbarðanna, til að kæla þá við akstur á heitu yfirborði. Alls voru um 15 manns í leiðangrinum, og þar á meðal frábært og duglegt teymi frá Hjálparsveit Kópavogs, en þeir mættu okkur á Mýrdalsjökli með tvo kraftmikla snjóbíla og tvo jeppa. Á leiðinni var stoppað hér og þar til videó myndatöku. Loks komumst við að skálanum við suður rætur Mýrdalsjökuls, skammt fyrir ofan Sólheima, þar sem ferðin á jökulinn byrjaði fyrir alvöru. Það varð strax ljóst að ferðin yrði erfið, því stórhríð og hvassvirði skall á strax og kom upp á jökulinn. Alla leið varði blindbylur á jöklinum, og skyggni var varla meir en tveir metrar á milli afturljósanna á bílunum. Ég var í farþegasætinu hjá James May, en beint fyrir framan okkur var jeppi með opinn afturglugga þar sem ein myndavélin var í gangi allan tímann á jöklinum til að mynda okkur. Þegar á leiðarlok kom var myndatökumaðurinn pikkfastur í snjóskafli sem hafði safnast fyrir innum gluggann aftan a bílnum. Þetta var einmitt veðrið sem Top Gear vildi fá: eins erfitt og hugsast getur. Ekið var eftir GPS leiðum, enda svarta myrkur og útsýni ekki neitt. Nokkrum sinnum þurftu snjóbílar Björgunarsveitarinnar að kippa okkur upp úr djúpum snjósköflum. Fyrst var ekið norður á miðjan Mýrdalsjökul, og þar snúið til vesturs, yfir Goðabungu, og á Fimmvörðuháls. Strax sjást gosbjarminn þegar kom á Hálsinn og loks um kl. 4 að morgni var komið í efri skálann (Fimmvörðuskáli, í eign Útivistar), eftir meir en tíu tíma erfiða ferð. Allir voru uppgefnir og farið var stax í bælið. 7. apríl:Ég vaknaði klukkan sjö að morgni eftir um 3 tíma svefn og fór að líta í kringum mig á Fimmvörðuhálsi. Nú var komið hið besta veður, logn og sólskin, en dálítið frost. Þegar farið var út fyrir húsvegg var eldgosið í fullum krafti og enginn tími til frekari hvíldar. Enda er BBC teymið eitt hið duglegasta sem ég hef ferðast með. Ekki var nokkurn mann að sjá hér á fjöllum þar til seinni part dagsins, og við höfðum eldstöðvarnar alveg fyrir okkur. Það var strax ljóst að “gamli gígurinn” á fyrstu sprungunni var útdauður. Engin eldvirkni var í honum, gufa reis frá toppnum. Hann var þakinn græn-gulri skán af brennisteinsútfellingum, sem leit út eins og rjómaskreyting á súkkulaðitertu. Aftur á móti var töluverð virkni á nýju sprungunni, sem myndaðist um 200 m vestar að kvöldi hinn 31. marz. Syðri hluti sprungunnar var mest virkur, og tveir gígar, aðskildir þunnu hafti, vörpuðu upp kvikuslettum og gjóskustrókum sem risu allt að 100 metra í loftið. Hraun rann frá gígunum til vesturs og norðvesturs, niður í drögin á Hvannárgili. Hraunið er úfið apalhraun, og víða meir en 10 m á þykkt. Það stafar nokkur hætta af hraunrennslinu, þar sem hraunkanturinn er mjög brattur og stór glóandi heit björg skríða fram af brúninni fyrirvralaust og geta fallið á ferðamenn sem eru að forvitnast fast við hraunbrúnina. Fólk á það til að hlaupa fast að hraunbrúninni, snúa baki í hraunið og láta taka að sér mynd. Það gæti orðið síðasta myndin fyrir einhvern… Allt svæðið í grennd við gígana er orpið svörtum vikri frá gjóskustrókunum. Ég tók eftir því að öðru hvoru rekst maður á hvíta frauðkennda steina í svarta vikrinum. Öll áferð þeirra minnir helst á sykurmola sem er dálítið laus í sér, en við nánari skoðun kemur í ljós að efnið er frauðkennt hvítt gler, eins og myndin til hliðar sýnir. Þetta eru svokallaðir frauðlingar, og gamlir kunningjar mínir. Þegar Surtsey gaus, þá rakst ég á samskonar frauðlinga í svörtu gjóskunni í Surtsey og hóf rannsókn á þeim. Árið 1968 birti ég eftirfarandi grein í bresku vísindariti: Sigurdsson, H., l968. Petrology of acid xenoliths from Surtsey, Geological Magazine, l05, 5, 440-453. Frauðlyngar og skyldir hnyðlingar eru aðskotasteinar sem hafa rifnað úr jarðlögum þar sem hraunkvikan fer um á leið sinni upp á yfirborðið.  En frauðlingarnir eru hvítir vegna þess að þeir innihalda mjög mikið af kísil, SiO2, um 70%, og ekkert teljandi járn. Þannig eru þeir með svipaða efnasamsetningu og líðparít, eða granófýr. Eru frauðlingarnir á Fimmvörðuhálsi tengdir innskotum af súru bergi undir Eyjafjallajökli?  Eru þeir skyldir kvikunni sem kom upp í gosinu 1821 til 1823? Bergfræði rannsóknir munu skera úr um það.  Á meða ég var að grúska í frauðlingunum í svörtu gjóskunni og minnast Surtseyjargossins, þá var James May kominn með breytta bílinn að hraunkantinum. Hann skellti sér með framendann upp á hraunbrúnina og lét kælivatnið streyma úr fjórum vatnsslöngum á hjólbarðana til að kæla þá. Mikið gufuský myndaðist umhverfis bílinn þegar vatnið streymdi á heitt hraunið, eins og myndin til hliðar sýnir. Hann bakkaði fljótlega aftur, en hitinn var svo mikill að eitt augnablik kviknaði í einum hjólbarðanum, en það ver stax slökkt. Ragnar Axelsson ljósmyndari Morgunblaðsins var nærri, og hann gerði þessa skemmtilegu mynd, sem sýnir gjósandi gíginn og breytta bílinn að rembast við kanntinn. Þar með var upptöku sjónvarpsefnis fyrir Top Gear lokið. Við komum aftur til Reykjavíkur um klukkan þrjú að morgni hinn 8. apríl, eftir erfitt en spennandi ferðalag. Gosið heldur áfram af svipuðum krafti og fyrr. Eitt er athyglisvert og nýtt í dag, varðandi grunna skjálftavirkni, sem er nú dálítið austar en fyrr. Skjálftar eru nú mjög grunnt undir Fimmvörðuhálsi, og einnig í átt að Goðabungu. Þeir eru allir grynnra en 2 km. Órói á mælum Veðurstofunnar helst svipaður og fyrrri daga. Að lokum þetta varðandi gasið. Ég fjallaði fyrr um magnið af gasi sem berst út í andrúmsloftið frá eldgosinu á Fimmvörðuhálsi  hér.  Nú hefur hópur jarðvísindamanna gert mælingar á gasmagni og gastegundum yfir gígununum, og eru niðurstöður þeirra birtar hér á vef Jarðvísindastofnunar Háskóla Íslands. Þær eru í stórum dráttum þær sömu og ágizkanir mínar. Til dæmis taldi ég heildarmagnið af brennisteinsgasi SO2 sem losnar frá kvikunni vera um 50 miljón kg fyrstu tvær vikur gossins. Niðurstöður þeirra eru 3000 tonn af SO2 á dag, sem er 42 miljón kg SO2 fyrstu tvær vikurnar.

Hvað kemur mikið Gas uppúr Fimmvörðuhálsi, og hver er Efnasamsetning þess?

Gjóskustrókarnir sem dansa í gígunum á Fimmvörðuhálsi myndast vegna mikils gasútstreymis ásamt kvikunni sem er kringum 1200 stiga heit, eins og ég hef bloggað um hér.

En hvaða gas er þetta og hvert er magnið af gasi sem streymir hér út í andrúmsloftið? Það er eitt erfiðasta verkefni eldfjallafræðinga og jarðefnafræðinga að svara slíkum spurningum. Eins og sjá má af fréttamyndum, þá er ekki auðvelt og alls ekki hætulaust að komast að gjóskustrókum og ná í sýni af gasinu. Auk þess er kerfið svo dýnamískt eða breytilegt að gasið er að breytast mikið og blandast strax andrúmslofti á uppleið. Samt sem áður má koma með nokkuð gáfulegar getgætur um gasið og efnasamsetningu þess.

Þegar ég var ungur jarðfræðistúdent, þá starfaði ég á Atvinnudeild Háskólans, sem síðar varð Rannsóknarstofnun Iðnaðarins í grennd við Háskóla Íslands. Þar voru ágætir jarðfræðingar að störfum, svo sem Sigurður Þórarinsson, Þorleifur Einarsson, Tómas Tryggvason og Guðmundur E. Sigvaldason. Ég var aðstoðarmaður þeirra meðal annars í ferðum út í Surtsey, strax og hægt var að lenda á eynni eftir gosið sem hófst 1963.  Meðal annars var unnið við söfnun og greiningu á gasinu sem kom upp úr gígnum og hrauni í Surtsey. Hér til hliðar er mynd af Guðmundi við sýnatöku á eynni.  Oft var þetta hættulegt og erfitt starf vegna hitans og lofts sem blandað var miklu magni af brennisteinsgasi, en ég spyr: hvað gera menn ekki fyrir vísindin? 

Með Guðmundi starfaði Gunnlaugur Elísson efnafræðingur. Árið 1968 birtu þeir félagarnir grein í vísindaritinu Geochemica and Cosmochemica Acta um gasið í Surtsey.  Þetta var lengi ein merkasta vísindagreinin um eldfjallagas og Surtseyjargasið varð heimsfrægt --- meðal vísindamanna. 

Gasið í kvikunni í Surtsey hefur eftirfarandi efnasamsetningu:  80–90% H2O, 1–10% CO2, 2–4% SO2, 1.5–3% H2 0.1–0.7% CO, 0.1–0.9% H2S and 0.01–0.25% S2.   Sem sagt: vatnsgufa er láng hæst.  Ef til vill er hluti af henni þó kominn úr hafinu umhverfis, inn í möbergið sem myndar eynna, og sogast inn í kvikuna í gígnum.  Koltvíoxíð virtist minnka þegar dró á gosið,  eftir 1964 til 1967.   En þessi efnagreining er ágæt til að sýna okkur hlutföllin milli hinna ýmsu gastegunda í kvikunni. Hins vegar segir þetta okkur ekki neitt um MAGN af þessum gastegundum í kvikunni eða heildarmagn gassins.  Er gasið 1 eða 10% af þunga kvikunnar?   Upplýsingar um slíkt hafa komið úr öðrum áttum frá öðrum eldfjöllum.   Ein aðferð, sem ég hef sjálfur beitt mikið, er að efnagreina gastegundirnar í örsmáum glerdropum sem  berast upp á yfirborðið innan í steindum eða kristöllum af ólivín, pyroxen eða feldspati í kvikunni. Hér fyrir neðan er ein mynd af slíku, tekin í gegnum smásjá,  en þetta er grænleit pyroxen steind eða kristall frá gosinu í Tambora í Indónesíu árið 1815. Þarna má sjá fallega brúnleita glerdropa inni í kristallinum.  Glerdroparnir voru áður kvikudropar, sem lokuðust inni í steindinni þegar steindin kristallaðist í kringum kvikudropann  í kvikuþrónni fyrir gosið.  Um leið og steindin kastaðist upp á yfirborð jarðar í gosinu “fraus” heitur kvikudropinn í gler við snögga kólnun.  En glerdropinn varðveitir mjög vel gas innihald eins og það var í kvikunni á miklu dýpi.  Síðan greinum við efnasamsetningu gler dropans með tæki sem nefnist örgreinir.   Þannig höfum við greint til dæmis brennisteinsmagn kvikunnar sem barst upp í Skaftáreldum árið 1783 og mörg önnur gos frá eldfjöllum víðsvegar um heim.   Slíkar greiningar sýna að úthafsbasalt (sem kemur upp við eldgos á úthafshryggjum eins og Mið-Atlantshafshrygg) inniheldur um 0.1–0.2  % H2O, um 0.01 til 0.1 CO2 (allar tölur eru prósent af þunga),  og um 0.01 til 0.03 % SO2.  Einnig er vottur af H2, HF og HC tegundum.   Basalt sem gýs í eldfjöllum fyrir ofan sigbeltin á jörðu hefur allt annað gasinnihald. Þar er vatn til dæmis miklu hærra (H2O allt að 6 til 8 %).  Enda eru gos í sigbeltunum miklu meiri sprengigos af þeim sökum.    En kvikan á Fimmvörðuhálsi er alkalí ólivín basalt, og þvi hvorki lík úthafsbasalti né basalti sem gýs í sigbeltum.  Hins vegar er hún svipuð og kvikan sem kemur upp í sumum eldfjöllum á Havaíí eyjum, og á eldfjallinu Loihi á hafsbotni rétt hjá Havaíí.  Þar inniheldur kvikan 0.38 –til 1.01 %  H2O og  0.001 til 0.63% CO2. Einnig er kvikan í eldfjallinu Kilauea á Havaíí með um 0.65 % CO2.   Ég álít að nýja kvikan á Fimmvörðuhálsi hafi því svipaða efnasamsetningu gastegunda og sú á Havaíí:  Vatn um 1% af kvikunni, koltvíoxíð um 0.1%, og brennisteinsoxíð SO2 um 0.1% af þunga. 

Við skulum þá líta á hvað mikið af gasi berst frá gosinu á Fimmvörðuhálsi út í andrúmsloftið, samkvæmt þessum ágizkunum um efnasamsetninguna.  Hraunið í dag þekur um einn ferkílómeter lands. Ég áætla að meðal þykkt þess sé um 20 metrar. Þá er heildarmagn kvikunnar sem hefur borist upp á yfirborð um 0.02 km3 eða tuttugu miljón rúmmetrar. Eðlisþyngd kvikunnar er senilega nálægt 2700 kg á hvern rúmmeter (getur verið allt að 2900 kg), og er þá heildarmassinn um 54 miljarðar kílógramma. Koltvíoxíð CO2 í kvikunni í mesta lagi 1000 ppm eða 0,1 % af þunga kvikunnar. Þá er losun gossins til þessa orðin um 54 miljón kg af CO2.   Eins og ég fjallaði hér um í pistli mínum um efnið “Hvað Kemur Mikið Koltvíoxíð upp í Eldgosum?”  þá er heildarlosun allra íslendinga, bíla og álvera þeirra um 5200  miljón kg á ári. 

Gosið er því á þessu stigi búið að “menga” jafn mikið af koltvíoxíði og eitt prósent af árslosun alls iðnaðar og mannlífs á  Íslandi.  En þetta er ekki mengun, heldur er náttúran sjálf að verki, og hún má gera allt.   Sennilega er magnið af brennisteini sem berst út í gufuholf frá gosinu svipað, eða um 50 miljón kg. Það kemur út sem SO2 gas, en myndar fljótlega örsmáar agnir  eða “ryk”  af H2SO4 brennisteinssýru sem svífa í loftinu. Að lokum falla agnirnar til jarðar sem “súrt regn”.  Hætt er við að bílar ryðgi nú fyrr á Suðurlandi  en á öðrum landshlutum, og ef til vill hefur súra regnið áhrif á gróður á meðan á gosinu stendur.