الطاقة
ثوران بركان جريندافيك – كيف يمكن استغلال مثل هذه الظواهر الجغرافية القوية؟
في 18 ديسمبر، شهدت شبه جزيرة ريكيافيك في آيسلندا انفجارًا بركانيًا آخر، الرابع خلال ثلاث سنوات. اندلع هذا البركان في أكثر المناطق كثافة سكانية في البلاد، مع نوافير من الحمم تتصاعد إلى الهواء والوهج المرئي على بعد أميال في وسط العاصمة ريكيافيك. كما كان قريبًا من محطة الطاقة سفارتسنجى ومدينة جريندافيك التي تم إخلاؤها الشهر الماضي بسبب زيادة النشاط الزلزالي.
كان الانفجار الأخير في مسيرة آيسلندا البركانية مصحوبًا بعدة زلازل قوية واهتزازات كتحذيرات مسبقة. ثم، بعد ساعتين فقط، اندلع البركان، مطلقًا الحمم بمعدل أعلى بعشرة أضعاف في الثانية مقارنة بأي من الثلاثة انفجارات السابقة في ذروتها. أدى الحادث إلى امتداد الشق إلى 2.5 ميل في الطول خلال دقائق قليلة.
كانت المنطقة الجنوبية الغربية هادئة لآلاف السنين، لكن مؤخرًا شهدت زيادة في النشاط تم تسجيلها في المنطقة.
“فقط في سياق السنوات الثلاث الماضية على شبه جزيرة ريكيافيك، هذا أمر مذهل للغاية.”
– توم ويندر، عالم زلازل البراكين في جامعة آيسلندا، صرح في مقابلة.
وقعت الانفجارات الثلاثة السابقة في 2021 و2022 ثم مرة أخرى هذا الصيف. آخر مرة حدث فيها تتابع سريع للانفجارات كان في أوائل القرن الثالث عشر، مما يفسر الاهتمام المتزايد بهذه الأحداث الأخيرة. ومن الجدير بالذكر أن جميع الانفجارات الأربعة الأخيرة كانت من نوع الشق، حيث تخرج الحمم عبر شقوق جديدة في قشرة الأرض في مواقع غير متوقعة.
جذب هذا الانفجار الأخير انتباهًا دوليًا، خاصةً بسبب احتمال تكوين سحابة رماد أخرى تعطل السفر الجوي، كما حدث مع انفجار إيافياتلايوكول في 2010. كان ذلك الحدث صغيرًا نسبيًا وغير مميت. ومع ذلك، هذه المرة كان إنتاج الرماد الكبير غير محتمل، حيث لم يتم حقن الصهارة تحت طبقة جليدية.
من المثير للاهتمام أن شدة الانفجار انخفضت بعد يوم واحد من بدايته. بدا في البداية وكأنه قصير الأمد، لكن الخبراء يشيرون إلى أنه قد يستمر في إطلاق الحمم بمعدل ثابت، وإن كان متواضعًا، لعدة أشهر قادمة.
في الواقع، آيرلندا مألوفة بالنشاط البركاني، حيث تحتضن حوالي 130 بركانًا. يعود ذلك إلى موقع آيسلندا بين صفيحتي القشرة الأوراسية والأمريكية الشمالية، المفصولتين عن طريق حافة محيطية وسطية تنبعث منها الصهارة. بينما تحدث الانفجارات البركانية في آيسلندا تقريبًا كل أربع إلى خمس سنوات، فإن توقيتها غير متوقع. يعتقد بعض العلماء أيضًا أن بركان كاتلا، الأكثر شهرة في البلاد والذي شهد خمس انفجارات منذ 1721، قد يثور قريبًا، إذ لم يتأثر بالأنشطة الزلزالية الأخيرة.
استخدام البراكين لصالحنا
كما رأينا، تُعد آيسلندا واحدة من أكثر المناطق نشاطًا بركانيًا على كوكبنا. لكن ما هي البراكين بالضبط؟ إنها فتحات يندفع منها الحمم والصخور الصغيرة والبخار إلى سطح الأرض. يمكن أن تكون على اليابسة أو في المحيط عندما يُطرد مادة قد تكون رمادًا أو صخرًا سائلًا أو غازات، تكون أكثر حرارة من محيطها.
وفقًا لوكالة ناسا، يحدث صعود الصهارة السائلة عندما تتحرك الصفائح التكتونية بعيدًا عن بعضها أو نحو بعضها. وهناك طريقة أخرى تحدث عندما ترتفع الصهارة في النقاط الساخنة. نوع البركان، من ناحية أخرى، يعتمد على لزوجة الصهارة، تركيبتها، كمية الغازات فيها، والطريقة التي تصل بها إلى السطح.
تشكل هذه البنى الجيولوجية أكثر من 80٪ من سطح الأرض. يُعتبر حوالي 1500 بركان محتمل النشاط، وأكثر من 10٪ منها تقع ضمن حدود الولايات المتحدة.
تشكل الانفجارات البركانية مخاطر عديدة، بما في ذلك تدمير السكان ودفن المدن. ومع ذلك، ليس كل النشاط البركاني ضارًا. البراكين مسؤولة عن خلق تربة خصبة للالزراعة والعديد من الموارد المعدنية مثل الذهب والفضة والنيكل والنحاس والرصاص. لكن هذا ليس كل شيء، لذا دعونا نستكشف بعض الاستخدامات البارزة والمفيدة للغاية للنشاط البركاني.
إنتاج الطاقة الحرارية الجوفية
توفر وفرة البراكين مصدرًا رائعًا للطاقة الخضراء. لاستخلاص الطاقة الحرارية الجوفية من البراكين، تُركب أنظمة تلتقط حرارة البركان تحت الأرض وتنقلها عبر أنابيب لتدفئة أو تبريد منطقة ما.
طريقة أخرى هي حفر الأرض بالقرب من مناطق الحرارة العالية لتشغيل الماء عبر تلك المناطق لتكوين بخار يدور التوربينات وينتج الكهرباء. توفر هذه الطاقة المتجددة المستمدة من حرارة قشرة الأرض مزايا من حيث السعة العالية والموثوقية والاستدامة.
تستفيد العديد من الدول مثل نيوزيلندا والفلبين وكوستاريكا وآيسلندا، وكذلك ولايات كاليفورنيا وهاواي ويوتا في الولايات المتحدة، من الطاقة الحرارية الجوفية المستمدة من النشاط البركاني لإنتاج الكهرباء العامة.
في كينيا، تُشكل الطاقة الحرارية الجوفية 51٪ من إمدادات الطاقة في البلاد. وفي الوقت نفسه، تستخدم السلفادور هذا المصدر للطاقة في تطبيقات محددة مثل تعدين البيتكوين.
على الصعيد التجاري، توفر شركات مثل Ormat Technologies حلولًا نظيفة وموثوقة من الطاقة الحرارية الجوفية. في عام 2021، حصلت على عقد هندسة وتوريد وإنشاء (EPC) لمشروع محطة طاقة حرارية جوفية بقدرة 30 ميجاواط في ألاسكا بالقرب من موقع بركان ماكوشين. بالإضافة إلى ذلك، أطلقت Volcano Energy وLuxor Technology Corporation أول مجموعة تعدين بيتكوين في السلفادور مدعومة بالطاقة الحرارية الجوفية المتجددة.
الزراعة
يمكن أن تكون البيئات البركانية مواقع جيدة للزراعة. تُعرف التربة المتكونة من الرماد البركاني أو مواد الانفجار الأخرى باسم “أنديسول” وتُعد خصبة للغاية بسبب غناها بالمعادن والمواد الغذائية مثل المغنيسيوم والبوتاسيوم.
لذلك، عندما تثور البراكين وتنتشر الصخور والرماد في كل مكان، تُطلق هذه العناصر التي تُغيّر تركيبة التربة وتنتج تربة خصبة للغاية. يؤدي ذلك إلى محاصيل غنية وربحية للمزارع بالإضافة إلى تنوع الأنشطة الزراعية. لهذا السبب يُستخدم الصخر البركاني المطحون لتحسين صحة التربة عبر طريقة تُسمى “تحليل الصخر المعزز”.
وفقًا لدراسة نشرت في مجلة AGU “Earth’s Future”، يمكن أن يلعب دمج الصخور البركانية المطحونة في الحقول دورًا حاسمًا في مساعدة الكوكب على تحقيق هدف إزالة الكربون الذي حدده فريق العمل الحكومي الدولي لتغير المناخ (IPCC) وهو واعد بشكل خاص في المناطق الاستوائية الدافئة والرطبة.
السياحة والترفيه
تُعد المناطق البركانية غالبًا من أهم الوجهات السياحية، مع أنشطة شائعة مثل المشي، الاستحمام في الينابيع الساخنة، الجمال الطبيعي، دراسة التراث الجيولوجي، ومراقبة التكوينات الصخرية. يمكن أن تكون مصدر دخل مهم للمجتمعات المحلية وتساعد في تعزيز اقتصاد الدول. من أفضل الوجهات لأولئك الذين يرغبون في الاقتراب من بعض أكبر البراكين في العالم تشمل فاجرادالسفيايل في آيسلندا، كومبر فيجا في إسبانيا، إتنا في إيطاليا، ساكوراجيما في اليابان، وبوبوكاتيبيل في المكسيك.
تجذب المناظر الطبيعية الفريدة التي تُنشئها النشاطات البركانية الزوار من جميع أنحاء العالم. على سبيل المثال، البركان الخامل جبل فوجي في اليابان أو البركان المنقرض في إدنبرة. ومع ذلك، يجب على السياح أن يكونوا على دراية بالمخاطر الصحية المحتملة في مثل هذه البيئات، بما في ذلك تدفقات الحمم، الرماد، الانزلاقات الأرضية، الانجرافات الطينية، والغازات البركانية.
مؤخرًا، شهد مشغل الجولات المحلي Icelandia ارتفاعًا هائلًا في حجوزات جولات البركان.في مقابلة، شاركت الشركة أن عددًا قليلًا من السنوات الماضية، مع الانفجار الأول لمنطقة شق ليتلي-هروتور، بدأوا بتقديم خدمة نقل ثم انتقلوا إلى جولات مشاهدة الحقول البركانية.
“إنه كأنك في قصة خيالية. كان الرد مذهلًا. التقييمات رائعة. عندما يرون البركان، البعض يبكي، والبعض الآخر في صدمة تامة.”
– مديرة حسابات Icelandia، سفالا ماغنوسدوتير حول تجربة البركان.
البحث العلمي
توفر البراكين فرصًا بحثية قيمة للعلماء من خلال تقديم رؤى فريدة حول العمليات الجيولوجية، توقع الكوارث الطبيعية، وداخل الأرض والعلوم. يدرس الباحثون المواد البركانية، النشاط الزلزالي، وعمليات تكوين الأرض، مما يوفر موارد تعليمية قيمة للطلاب والباحثين على حد سواء.
فريق علم الفضاء VERITAS التابع لناسا هو مثال على ذلك، حيث يدرس البركان الآيسلندي لاستخدامه كبديل لكوكب آخر، الزهرة — وهو أصغر من الأرض لكن يمتلك ضغطًا جويًا هائلًا، سحبًا مكوّنة من حمض الكبريتيك، ودرجة حرارة سطح حارقة للحصول على مزيد من الفهم.
تعمل منظمات مثل هيئة المسح الجيولوجي للولايات المتحدة (USGS) على مراقبة وإجراء أبحاث حول البراكين في الولايات المتحدة. وفي الوقت نفسه، يركز مرصد البراكين الهاوايية (HVO) التابع لـ USGS على النشاطات البركانية في هاواي، خاصةً تلك الموجودة على الجزيرة الكبيرة.
تشمل المنظمات الأخرى المعهد الوطني للجيولوجيا والبراكين في إيطاليا (INGV)، معهد الفيزياء الجغرافية بباريس (IPGP) في فرنسا، والوكالة اليابانية للأرصاد الجوية (JMA) التي تجري أبحاثًا حول النشاط البركاني في اليابان.
استخراج المعادن
تُعد المناطق البركانية غنية بالمعادن الثمينة، الخامات، والمعادن مثل الكبريت، الذهب، الفضة، والنحاس. على سبيل المثال، يُعرف بركان إتنا النشط في إيطاليا بإطلاقه حوالي 20 طنًا من النحاس و10 كغ من الذهب يوميًا في الغازات البركانية. بينما قد لا يكون استخراج المعادن ممكنًا من الغاز البركاني، يمكن تعدينها من المرايا الماغماية الساخنة الموجودة تحت البراكين الخاملة. يساهم استخراج هذه الموارد في تعزيز الاقتصاد المحلي وتوفير فرص عمل.
في سبتمبر، كشف تحليل أن كمية هائلة من معدن الليثيوم — ما بين 20 إلى 40 مليون طن — موجودة في فوهة بركانية على الحدود بين نيفادا وأوريغون. نظرًا لاعتماد الولايات المتحدة في الغالب على استيراد الليثيوم المستخدم في بطاريات السيارات الكهربائية، فإن هذا يحمل أهمية كبيرة للبلاد.
في الوقت نفسه، قبل بضعة أشهر، طوّر فريق من علماء جيولوجيا جامعة ليستر تقنية تستخدم تشبع السوائل للتنبؤ بما إذا كانت منطقة بركانية قد تكون موقعًا جيدًا لتعدين النحاس في المستقبل، وهو معدن حاسم للتحول إلى الطاقة الخضراء.
Freeport-McMoRan، Barrick Gold Corporation، Newmont Corporation، وAnglo-American هي بعض الشركات التعدينية العالمية التي تعمل في بيئات جيولوجية متنوعة، بما في ذلك المناطق ذات النشاط البركاني.
الاستخدامات العلاجية
بينما يمكن أن تكون الانفجارات البركانية ذات آثار خطرة على السكان القريبين، فإنها تقدم أيضًا فوائد طبية. يُعتقد أن بعض الينابيع الساخنة والحمامات الطينية القريبة من البراكين لها خصائص علاجية وتُستخدم في العلاجات الصحية.
أصبحت الخصائص الشافية للينابيع الحرارية البركانية جزءًا من سياحة السبا والرفاهية، تجذب الأشخاص الباحثين عن الاسترخاء والفوائد الصحية.
من المواقع المعروفة التي تقدم هذه الخدمات: لاجون بلو في آيسلندا، منتجع وسبا ذا سبرينغز في كوستاريكا، باموكالي في تركيا، روتوروا في نيوزيلندا، ينابيع بيتو الساخنة في تايوان، كاليستوجا في كاليفورنيا، الولايات المتحدة، وهكوني في اليابان.
بالإضافة إلى الخصائص العلاجية، تُستخدم العلاجات الطينية البركانية كعلاج طبي للروماتيزم، وتُستعمل مواد مثل الرماد البركاني كمنتجات طبيعية للعناية بالبشرة.
يتكون الرماد الناتج عن الانفجارات البركانية من الكثير من المعادن والمواد الكيميائية مثل السيليكا، الكبريت، البوتاسيوم، الصوديوم، الكالسيوم، والمغنيسيوم، والتي تفيد بشرتك من حيث التقشير، إزالة السموم، امتصاص الزيوت الزائدة، تحسين الدورة الدموية، وتهدئة البشرة المتهيجة. تُغذي هذه المعادن والعناصر النادرة الأخرى البشرة، وتعزز تجدد خلايا الجلد، وتساعد في ظهور بشرة أكثر حيوية وشبابًا.
مواد البناء
تُستخدم العديد من المواد البركانية في البناء، خاصةً في إنتاج كتل الخرسانة الخفيفة. يشمل ذلك البازلت، وهو صخر بركاني متين يُستعمل غالبًا كحجر مسحوب في بناء الأسفلت والخرسانة.
في الوقت نفسه، يُستعمل الحجر الخفاف (البوميس) كمواد كاشطة. يُستعمل الرماد البركاني أيضًا لإنتاج أسمنت بوزولاني. ثم هناك التوف، وهو نوع من الصخر يُستعمل أيضًا كمواد بناء. هذه المواد طبيعية وتوفر خيارات صديقة للبيئة في مواد البناء.
وفقًا للباحثين، كان سر قدرة خرسانة الرومان القديمة على الصمود لآلاف السنين هو الرماد البركاني من منطقة بوزولي على خليج نابولي.
وفقًا للبحث، يمكن للمواد البركانية، عندما تُستخدم كإضافات، أن تعزز مقاومة الأسمنت، الملاط، والخرسانة للتجمد والذوبان. إذا نظرنا إلى مثال واقعي، فإن شركة إندونيسية تُدعى Rebricks تستخدم الرماد البركاني وتخلطه مع حجارة جبلية، نفايات بلاستيكية، وإسمنت لصنع طوب لا يحتوي على رمل مثل الطوب التقليدي.
التقاط الكربون وتخزينه
يُركز التقاط الكربون وتخزينه على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. يتضمن ذلك التقاط انبعاثات CO2 من مصدرها، نقلها إلى موقع تخزين، وأخيرًا تخزينها تحت الأرض لمنع إطلاقها في الغلاف الجوي، بهدف التخفيف من تغير المناخ. في وقت سابق من هذا العام، بحث العلماء في أكثر البيئات الأرضية غنى بـ CO2 للعثور على ميكروبات بركانية قد تُحدث ثورة في تكنولوجيا التقاط الكربون.
يستمر البحث في استخدام تكوينات صخور البازلت، الشائعة في المناطق البركانية، لالتقاط الكربون وتخزينه. تشير الدراسات الحديثة إلى أن تطبيق مسحوق البازلت في الأراضي الزراعية قد يلتقط ثاني أكسيد الكربون الجوي على نطاق واسع.
ومن المثير للاهتمام، دراسة سابقة هذا العام وجدت أن بركانًا منقرضًا قبالة سواحل البرتغال يمكنه تخزين ما بين 1.2 إلى 8.6 جيجاطن من CO2، ما يعادل تقريبًا 24 إلى 125 سنة من انبعاثات الصناعة في البلاد. وإدراكًا لهذا الإمكان، تُظهر الحكومات اهتمامًا وتستثمر موارد. على سبيل المثال، منحت الحكومة البريطانية العلماء الاسكتلنديين منحة قدرها مليون جنيه إسترليني لتطوير طرق مبتكرة لقياس تخزين CO2 في الصخور البركانية.
البحث الفضائي
ليس فقط تُراقب البراكين من الفضاء، بل تُستخدم المناظر البركانية على الأرض لمحاكاة ودراسة الظروف على كواكب أخرى، مما يساعد في استكشاف الفضاء والبحث، وهو أمر يحمل مخاطر وتكاليف كبيرة.
يدرس أساتذة جامعة ولاية إيداهو البراكين في منطقة سنيك ريفر بلاين الشرقية. وفقًا للباحثين، فإن لهذه البراكين “نفس نوع الحمم ونمط الانفجار كما في البراكين على القمر والمريخ”، ويتوقعون أن تُستَخدم تقنياتهم من قبل رواد الفضاء في مهمات مستقبلية لدراسة نفس قوى التغيير على القمر وما بعده.
في وقت سابق من هذا العام، اكتشف العلماء كوكبًا يُدعى LP 791-18d، يُحتمل أن يكون مغطى بالبراكين ومن المتوقع أن يقدم رؤى حول كيفية تشكيل البراكين للبيئات الكوكبية مع مرور الوقت.
أفكار ختامية
البراكين هي شقوق في قشرة الأرض. تُعرف بقوتها التدميرية حيث تُحدث خطر تدمير السكان وتسبب مشكلات صحية مثل الأمراض المعدية، أمراض الجهاز التنفسي، الحروق، السقوط، والحوادث. ومع ذلك، كما رأينا، للانفجارات البركانية جانب آخر.
توفر النشاطات البركانية فوائد مثل التربة الخصبة، تكوين جزر جديدة، توفر الأحجار الكريمة الثمينة، المعادن، ومواد البناء، إنشاء الينابيع الساخنة، إنتاج الطاقة الحرارية الجوفية، وتبريد الكوكب بشكل دوري. هذا يعني أن البراكين تحتاج إلى دراسة مكثفة واستغلال طاقتها بشكل صحيح، إذ يمكن أن تكون مفيدة للغاية للبشرية.
