Meerdere aardobservatiesatellieten van de National Aeronautics and Space Administration (NASA) hebben onlangs gelijktijdig een zeldzame onderzeese vulkaanuitbarsting in de Bismarkzee in het noorden van Papoea-Nieuw-Guinea gevolgd. Deze gebeurtenis kan het nieuwste jonge eiland op aarde in het diepe oceaanbekken "creëren". Wetenschappers wezen erop dat deze uitbarsting niet alleen de blinde vlekken blootlegde in het menselijk begrip van diepzeetopografie, maar ook een zeldzaam natuurlijk experimenteel veld opleverde voor het gebruik van satellietgegevens uit meerdere bronnen om onderzeese vulkanische activiteit te bestuderen.
Oceanografen hebben lange tijd een ironisch feit aangehaald om de tekortkomingen van diepzeeonderzoek te illustreren: fijne topografische kaarten van de oppervlakken van de maan en Mars zijn vaak nauwkeuriger dan die van de diepe zeebodem van de aarde. Deze kloof is vooral duidelijk in de Bismarkzee, waar de structuur van de zeebodem uiterst complex is, met breuken, vulkanische structuren, kloven, kliffen, actieve subductiezones en verspreidingscentra. Er is echter een gebrek aan topografische gegevens met hoge resolutie vanwege de grote waterdiepte en de moeilijkheid van sonarmetingen.
De onderzeese vulkaanuitbarsting vond plaats in het midden van de Bismarkzee. Op 8 mei registreerden regionale seismometers voor het eerst een cluster van kleinschalige seismische activiteit, waarmee de uitbarsting begon. Vervolgens hebben meerdere satellieten snel duidelijke tekenen van vulkanen vastgelegd: sinds 9 mei hebben NASA's Aqua- en Terra-satellieten meerdere witte vulkanische pluimen vastgelegd die rijk zijn aan waterdamp en die in zichtbaar licht de atmosfeer in stijgen; de zeekleursensor van de PACE-satelliet heeft afwijkingen in de kleur van het zeewater en waterverstoringen rond het uitbarstingspunt gedetecteerd.
Bestaande analyses zijn van mening dat deze uitbarsting mogelijk heeft plaatsgevonden op een vulkanische tektonische gordel genaamd "Titan Ridge", ongeveer 16 kilometer ten zuidoosten van een onderzeese uitbarstingslocatie die in 1972 werd geregistreerd. De geofysica- en vulkanologiegemeenschappen hebben echter nog geen consensus bereikt over het specifieke uitbarstende vulkanische lichaam, de oorspronkelijke waterdiepte van de uitbarstingsopening en de historische activiteitenrecords ervan. Het gebrek aan goede topografische gegevens over de zeebodem zorgt voor grote onzekerheid over de structurele achtergrond en de diepwateromgeving van deze uitbarsting.
Meer gedetailleerde satellietbeelden zijn afkomstig van de Europese Sentinel-2 en Landsat 9, gezamenlijk beheerd door NASA/US Geological Survey. De beelden die ze op 10 en 11 mei hebben gemaakt, laten zien dat de uitbarstingsactiviteit zeer dicht bij het zeeoppervlak plaatsvindt. In een kunstmatig samengestelde afbeelding (band 7-6-5) identificeerden wetenschappers duidelijk gebieden met thermische afwijkingen via infraroodsignalen. Op 12 mei ontdekte het VIIRS-instrument aan boord van de Suomi NPP-satelliet verder wijdverbreide thermische afwijkingen over een gebied van ongeveer 7 vierkante kilometer, wat aangeeft dat een grote hoeveelheid materiaal met hoge temperatuur zich dicht bij het oppervlak van het zeewater bevindt.
Simon Carn, een vulkanoloog aan de Michigan Technological University, wees erop dat dergelijke uitgebreide thermische afwijkingen betekenen dat de uitbarstingsopening zich hoogstwaarschijnlijk in een relatief ondiepe wateromgeving bevindt, wat niet consistent is met de "honderden meters waterdiepte" die blijkt uit traditionele bathymetriegegevens van de zeebodem. Hij is van mening dat dit impliceert dat er fouten zijn in de topografische kaarten in dit gebied, en kan ook weerspiegelen dat recente tektonische activiteiten de lokale topografie van de zeebodem aanzienlijk hebben veranderd.
Afgaande op de optische beelden is de huidige uitbarstingsactiviteit extreem gewelddadig in het ondiepe zeegebied, met grote gebieden met verkleuring van het zeewater en meerdere stoom- en asopeningen verspreid over het zeeoppervlak. Sensoren met middelmatige en hoge resolutie van meerdere overheids- en commerciële satellietprogramma's registreerden gelijktijdig grootschalige puimsteenvlotten - grote hoeveelheden puimsteen die door zeestromingen worden aangedreven en lange drijvende banden vormen die zich verbazingwekkend uitstrekken. Dit drijvende puimsteen is niet alleen een direct bewijs dat vulkanisch puin het zeeoppervlak is binnengedrongen, maar kan vervolgens ook de regionale mariene ecologie en de scheepvaartveiligheid veranderen.
Op een beeld dat op 15 mei door het MODIS-instrument aan boord van de Terra-satelliet is verkregen, zijn witte vulkanische wolkenpluimen te zien die over de westkant van het uitbarstingspunt drijven, terwijl drijvende puimsteengroepen op het zeeoppervlak en een groot gebied met groen verkleurd water zich uitstrekken naar het zuidwesten. Dit bevestigt verder dat uitbarstingen zich op diepte vermengen met zeewater en zich verspreiden met oceaanstromingen, waardoor een "vingerafdruk" van vulkanische activiteit in de wijdere oceaan achterblijft.
Jim Garvin, hoofdwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center, zei dat het wetenschappelijke onderzoeksteam momenteel veel aandacht besteedt aan de uitbarstingsdynamiek en "niet kan wachten om te weten of een gloednieuw eiland op het punt staat geboren te worden." Hij wees erop dat mensen zelden getuige zijn geweest van een nieuw vulkanisch eiland dat in realtime van de bodem van de zee naar het zeeoppervlak ‘uit de grond breekt’ met een dergelijke systematische satellietobservatiemethode.
Als het nieuwe land uiteindelijk tevoorschijn komt en blijft bestaan, zullen vulkanologen de morfologische evolutie ervan blijven volgen. In de toekomst kunnen de nieuwe eilanden zich ontwikkelen tot tufsteenkegels met kraters, of ze kunnen snel instorten en verdwijnen als gevolg van golferosie en structurele instabiliteit. Zodra zeewater verder in direct contact komt met ondiepe magmakamers, kan het uitbarstingspatroon ook veranderen in een explosievere water-magma-interactie, wat resulteert in gewelddadiger vrijkomende energie en vulkanische aswolken.
Vergeleken met verschillende gewelddadige onderzeese uitbarstingen die de afgelopen jaren veel aandacht hebben getrokken, is de algehele explosiviteit van deze uitbarsting in de Bismarkzee relatief beperkt. In 2022 bracht de onderzeese vulkaan ‘Hunga Tonga-Hunga Ha’apai’ in Tonga in korte tijd enorme energie vrij, waardoor sterke atmosferische zwaartekrachtgolven ontstonden en een meetbare impact had op de mondiale atmosferische circulatie; de uitbarsting van de Japanse onderzeese vulkaan ‘Fukutoku-Okanoba’ in 2021 veroorzaakte ook grootschalige vulkanische asverstuiving en puimsteenrampen op het zeeoppervlak. Daarentegen lijkt de huidige uitbarsting meer op een ‘relatief milde’ onderzeese vulkanische activiteit die plaatsvindt op een zich uitbreidende tektonische achtergrond.
Kahn's analyse is van mening dat deze gebeurtenis verband kan houden met een vulkanische bergkam en de nabijgelegen transformatiefouten en uitbreidingscentra van het achterboogbekken. Vulkaanuitbarstingen gevormd in de context van zich uitbreidende centra worden gewoonlijk gedomineerd door basaltlava en zijn relatief zwak qua explosiviteit; terwijl de meest explosieve uitbarstingen gewoonlijk plaatsvinden in subductiezones en worden gedomineerd door vluchtig rijk magma met hoge viscositeit in grote stratovulkanische systemen. Dit tektonische verschil betekent dat de waarschijnlijkheid dat deze uitbarsting in de Bismarkzee zal evolueren naar een extreem explosieve gebeurtenis momenteel laag wordt ingeschat.
De duur van de uitbarsting blijft momenteel een van de meest onzekere variabelen. Een onderzeeëruitbarsting in hetzelfde zeegebied in 1972 duurde slechts ongeveer vier dagen, maar een onderzeeëruitbarsting in St. Andrew Strait (St. Andrew Strait), ongeveer 100 kilometer verwijderd van deze gebeurtenis in 1957, duurde bijna vier jaar voordat hij eindigde. Dit suggereert dat onderzeese vulkanische activiteit binnen hetzelfde grote gebied sterk kan variëren, zowel qua tijdschaal als qua energieopbrengst.
Om de nieuwe landvormen die mogelijk door deze uitbarsting zijn ontstaan systematischer te karakteriseren, zijn Gavin en aanverwante teams van plan een verscheidenheid aan radar-teledetectiebronnen te mobiliseren. Deze omvatten de onlangs in opdracht van NASA en ISRO gezamenlijk ontwikkelde NISAR-radarsatelliet en de RADARSAT-constellatiemissie van de Canadian Space Agency. Radar met synthetische apertuur kan continu gegevens over deformatie van het oppervlak en het zeeoppervlak verzamelen onder bewolkte, regenachtige en zelfs nachtelijke omstandigheden, en biedt belangrijke ondersteuning voor het nauwkeurig in kaart brengen van de topografie en de kortetermijnevolutie van nieuwe eilanden.
Zodra een eiland met een zekere mate van stabiliteit is gevormd, zullen onderzoekers een bijna "vanaf nul" natuurlijk experimenteel platform hebben om een reeks onderzoeken uit te voeren naar de vroege evolutie van het eiland. Eerder veldonderzoek op Tonga's pasgeboren eiland "Hung'a Tonga-Hung'aha'apai" heeft rijke details aangetoond in het proces van vegetatie- en dierenkolonisatie, regenerosie, chemische verwering en golfmodificatie van het jonge vulkanische eiland. Gavin stelde voor dat ‘eilandnauten’ in de toekomst opnieuw op dit soort nieuw land zouden kunnen landen, waarbij ze observaties van dichtbij zouden gebruiken in combinatie met satellietteledetectie om de overeenkomsten en verschillen van verschillende vulkanische eilanden in hun vroege evolutiestadia te vergelijken.
Vanuit een meer macro-perspectief wordt dit type ‘nieuw eilandlaboratorium’ ook gezien als een kans om controlemonsters te leveren voor menselijke terugkeermissies naar de maan. Gavin benadrukte dat de komende Artemis IV-missie opnieuw vrouwelijke en mannelijke astronauten naar de maan zal sturen. De mensheid heeft dringend behoefte aan meer analoge aardse taferelen die dicht bij de ‘buitenaardse omgeving’ liggen, om verkenningsstrategieën en wetenschappelijke instrumenten in complexe oppervlakteomgevingen te verifiëren. Als deze onderzeese vulkaanuitbarsting in de Bismarkzee uiteindelijk een jong eiland creëert dat al heel lang bestaat, zou dit volgens hem een van de kernmonsters kunnen worden voor toekomstig multidisciplinair interdisciplinair onderzoek op het gebied van geologie en planetaire wetenschap.