Cum se formează „părul lui Pele” în timpul erupțiilor vulcanice: experimentul care explică fenomenul

Vulcanii nu produc doar râuri de lavă, nori de cenușă și explozii spectaculoase, ci și forme surprinzătoare de material vulcanic care, la prima vedere, par aproape imposibil de asociat cu roca topită. Una dintre ele este așa-numitul „păr al lui Pele”, un nume poetic pentru niște filamente foarte fine de sticlă vulcanică, aurii și fragile, care apar în special în erupțiile bazaltice. Deși fenomenul este cunoscut de mult timp în Hawaii și în alte regiuni vulcanice, oamenii de știință au încercat ani la rând să înțeleagă exact cum ia naștere.

Acum, un studiu recent și un material publicat de Nature arată mai clar cum se formează aceste fire neobișnuite. Cercetătorii au folosit magmă simulată și au arătat că materialul topit, atunci când este bogat în bule și este întins extrem de rapid, poate genera fascicule de filamente lungi, foarte asemănătoare cu cele observate în natură. Rezultatul este important pentru vulcanologie, fiindcă explică mai bine nu doar erupțiile explozive de tip hawaiian, ci și apariția acestor fibre pe suprafața lacurilor de lavă, a curgerilor de lavă și chiar în tuburile de lavă, unde modelul clasic nu era suficient.

În cultura hawaiană, numele vine de la Pele, divinitatea vulcanilor și a focului. În realitate, însă, „părul” nu este deloc inofensiv sau decorativ. Este sticlă vulcanică extrem de fină, care poate fi purtată de vânt pe distanțe mari și care poate irita pielea, ochii și căile respiratorii. Tocmai de aceea, înțelegerea mecanismului de formare nu este doar o curiozitate științifică, ci și o chestiune practică de monitorizare a hazardelor vulcanice.

Ce este, de fapt, „părul lui Pele” și de ce îi interesează pe vulcanologi

„Părul lui Pele” este format din fire subțiri de sticlă vulcanică rezultate din lavă bazaltică întinsă în filamente foarte fine înainte de a se răci complet. Serviciul Parcurilor Naționale din SUA explică faptul că aceste fire se formează atunci când bulele de gaz din apropierea suprafeței lavei se sparg și întind pelicula de rocă topită în fire lungi. Acestea pot ajunge la lungimi de ordinul zecilor de centimetri sau chiar mai mult, în timp ce grosimea lor poate fi extrem de mică. USGS notează că unele fire pot depăși un metru lungime și pot avea sub un milimetru grosime.

Vezi și:

Mica localitate din România care devine unul dintre cele mai importante puncte militare din Europa. Investiția uriașă care schimbă harta

Interesul științific este mare deoarece aceste filamente păstrează informații despre starea lavei în momentul erupției: cât de fluidă era, cât gaz conținea, cât de repede s-a întins și răcit, precum și ce tip de activitate eruptivă era în desfășurare. Tocmai de aceea, „părul lui Pele” poate funcționa ca un fel de probă fizică a proceselor din interiorul unui sistem vulcanic. Articolele științifice mai vechi au arătat deja că analiza morfologiei acestor fibre poate oferi indicii despre chimia lavei și despre dinamica eruptivă.

Până recent, modelul cel mai des invocat era acela că jeturile de gaz vulcanic „torc” sau „trag” firele de material topit în aer, într-un proces asemănător filării. Acest mecanism explică destul de bine apariția filamentelor în timpul fântânilor de lavă, când fragmentele topite sunt aruncate violent în atmosferă. Numai că el nu răspundea convingător la toate observațiile din teren. Cercetătorii au remarcat de multă vreme că „părul lui Pele” apare și pe curgeri de lavă, pe lacuri de lavă și sub formă de „hanks”, adică mănunchiuri cu sute sau mii de fibre aproape identice, aliniate și grupate foarte regulat.

Aici intervine importanța noului studiu publicat în Geology. Echipa formată din Janina K. Gillies, Edward W. Llewellin, Fabian B. Wadsworth și Colin Rennie propune un mecanism alternativ: filamentele nu trebuie neapărat „filate” doar de jeturi de gaz, ci se pot forma și prin întinderea extremă a unor porțiuni de magmă bogată în bule. Mai exact, zonele dintre bule, acolo unde trei bule se întâlnesc, pot fi trase în filamente subțiri atunci când materialul încă topit este întins suficient de mult și de repede.

Experimentul cu magmă simulată care schimbă explicația clasică

Potrivit rezumatului studiului și materialului publicat de Nature, cercetătorii au creat în laborator „puck”-uri de magmă sintetică bogată în bule, folosind tehnici inspirate inclusiv din prelucrarea artistică a sticlei la cald. Aceste mostre au fost apoi întinse mecanic, iar procesul a generat fascicule de filamente foarte asemănătoare cu „părul lui Pele” observat în natură. Rezultatul central este că structura poroasă a materialului și gradul mare de vezicularitate, adică abundența bulelor, sunt esențiale pentru apariția acestor fire.

Mai exact, autorii au observat că filamentele se dezvoltă din așa-numitele „plateau borders”, adică marginile de intersecție dintre trei bule. Când masa topită este întinsă, aceste margini se subțiază și devin fibre lungi. Numărul filamentelor depinde de cât de multe bule există în materialul topit. Cu alte cuvinte, nu este suficientă doar lava fluidă; este nevoie și de o microstructură internă bogată în goluri de gaz pentru ca procesul să producă mănunchiurile caracteristice.

Această concluzie ajută la explicarea unor situații din teren pe care modelul vechi le lăsa mai degrabă în ceață. Dacă filamentele se pot forma prin întinderea porțiunilor de magmă bogată în bule, atunci devine mai ușor de înțeles de ce „părul lui Pele” apare și pe suprafața lacurilor de lavă, în apropierea curgerilor de lavă sau în sectoare de lavă canalizată și intubată, nu doar în plume eruptive violente. Nature subliniază exact acest aspect: noile experimente arată că magma simulată poate fi trasă în fire lungi similare celor observate inclusiv în tuburile de lavă.

Pe lângă valoarea teoretică, studiul are și un rol de clarificare pentru hazardele vulcanice. USGS arată că aceste filamente sunt atât de ușoare încât pot fi ridicate de plumele calde și purtate de vânt la distanțe mari față de sursa erupției. În ianuarie 2025, la Kīlauea, astfel de fibre au ajuns în comunități apropiate și s-au acumulat în mănunchiuri asemănătoare unor ghemuri vegetale. Fiind abrazive și ascuțite, ele pot zgâria suprafețe, pot afecta ochii și pielea și pot necesita măsuri simple de protecție, cum ar fi evitarea expunerii directe, folosirea mănușilor sau clătirea suprafețelor afectate.

De ce contează această descoperire dincolo de imaginea spectaculoasă a erupțiilor

Un astfel de rezultat este valoros fiindcă arată încă o dată cât de complexe sunt materialele vulcanice. Lava nu este doar o masă incandescentă care curge sau explodează, ci un amestec dinamic de lichid silicat, gaze, cristale și fragmente care se comportă diferit în funcție de temperatură, compoziție și viteză. Când vulcanologii reușesc să explice formarea unui produs aparent minor, cum este „părul lui Pele”, ei înțeleg mai bine și procesele mari care controlează erupțiile bazaltice.

Descoperirea este utilă și fiindcă poate ajuta la interpretarea depozitelor vulcanice vechi. Dacă anumite fascicule de filamente apar numai în condiții de vezicularitate mare și întindere extremă, atunci prezența lor într-un depozit geologic poate spune ceva despre stilul erupției care le-a produs. Asta transformă aceste fibre fragile într-un fel de arhivă microscopică a comportamentului vulcanului.

În același timp, subiectul are și o forță de popularizare științifică foarte mare. Imaginea unor fire aurii de „păr” care cresc din lavă este suficient de neobișnuită încât să atragă imediat atenția publicului. Dar în spatele acestei imagini stă, de fapt, o poveste riguroasă despre mecanica fluidelor, răcirea rapidă a magmei, rolul bulelor de gaz și felul în care experimentele de laborator pot reproduce procese care au loc în condiții extreme în natură.

Pe scurt, noua explicație nu anulează complet ideea că gazele și erupția violentă contribuie la formarea filamentelor, dar adaugă un mecanism mult mai convingător pentru numeroasele situații observate pe teren. „Părul lui Pele” pare să apară atunci când magma bogată în bule este întinsă până la limită, iar părțile lichide dintre aceste bule se transformă în fire fine de sticlă înainte de a se solidifica. Este o demonstrație spectaculoasă a faptului că, în vulcanologie, chiar și cele mai fragile obiecte pot spune povești importante despre una dintre cele mai puternice forțe de pe Pământ.

Cât încasează lunar un comandant de tanc din Armata Română. Condițiile pentru ocuparea postului