Ukázalo se, že prudké proudy, které byly následkem erupce, vymlely a vytvarovaly mořské dno do vzdálenosti více než osmdesáti kilometrů. Mapování podmořského vulkánu Hunga-Tonga Hunga-Haʻapai vedl novozélandský Národní institut pro výzkum vody a atmosféry (Niwa).

Jako výstřel z brokovnice do nebe

Shromážděné údaje naznačují, že při kataklyzmatické události se přemístilo nejméně 9,5 až 10 kilometrů krychlových materiálu. To je objem odpovídající přibližně čtyřem tisícům egyptských pyramid.

Dvě třetiny z toho tvořil popel a hornina vyvržená kalderou neboli otvorem sopky. „Můžete si to představit jako výstřel z brokovnice přímo do nebe," řekl mořský geolog a ředitel projektu Niwa Kevin Mackay.

Erupce podmořské sopky u souostroví Tonga.
Úžasná podívaná. Dozvuky erupce sopky u souostroví Tonga rozzářily Antarktidu

Erupce byla tak silná, že se část tohoto materiálu se dostala dokonce i za hranice stratosféry, do mezosféry (57 km vysoko). „Což je nejvyšší zaznamenaný erupční sloupec v historii lidstva,“ vysvětlil vědec pro BBC News.

Zbývající třetinu tvořil materiál z vrcholu a boků Hunga-Tongy. Konkrétně šlo o úlomky, které spadly zpět dolů a rozmetaly se po dně oceánu.

Tento přesun materiálu měl podobu pyroklastických hustých proudů, což jsou laviny valící se žhavé horniny. Průzkumníci proudy sledovali a nyní popsali změny, které způsobily.

Pyroklastický proud označovaný také jako žhavé mračno (fr. nuée ardente) je často se vyskytující projev explozivních sopečných erupcí. Jde o rychle pohyblivou, fluidizovanou směs žhavých sopečných plynů, úlomků magmatu a sopečného popela, jejíž teplota dosahuje od 100 do 1100 °C. 

Zjištění o pohybech horkého materiálu nyní objasňuje například poničení podmořského kabelu přivádějícího na souostroví Tonga internet. Po výbuchu byl přerušen velký úsek, přestože kabel leží padesát kilometrů jižně od Hunga-Tongy za velkým kopcem na mořském dně.

Erupce sopky také výrazně ovlivnila život v okolí vulkánu. „V místech, kterými se prohnaly tyto proudy, dnes nic nežije. Ve vzdálenosti sedmdesát kilometrů kolem sopky je to jako poušť. A přesto, kupodivu těsně pod okrajem sopky, v místech, která se těmto hustým proudům vyhnula, život najdete. Jsou tam houby. Jako by se vyhnuly kulce,“ řekl mořský geolog Mackay.

Obří tsunami

Pyroklastické proudy mají svůj podíl i na tom, jak vypadalo tsunami po erupci. Vlny odborníci zaznamenali nejen v celém Tichém oceánu, ale také v jiných oceánských pánvích - v Atlantiku a dokonce i ve Středozemním moři.

Podle výzkumného týmu Niwa došlo ke vzniku těchto tsunami v podstatě čtyřmi způsoby: vytlačením vody hustými proudy; explozivní silou erupce, která rovněž tlačila na vodu; v důsledku dramatického propadu dna kaldery (pokleslo o 700 metrů), nebo  tlakovými vlnami z atmosférického výbuchu působícími na mořskou hladinu. V určitých fázích tyto mechanismy pravděpodobně působily společně.

Výbuch podmořské sopky u souostroví Tonga.
Skrytá hrozba: Pod mořem číhají nebezpečné vulkány, zabít mohou miliony lidí

Dobrým příkladem jejich působení je největší vlna, která zasáhla hlavní ostrov souostroví Tonga, Tongatapu. Ten leží 65 kilometrů jižně od vulkánu Hunga-Tonga. Vlna dorazila zhruba třičtvrtě hodiny po prvním velkém erupčním výbuchu. Několikametrová vodní stěna se přehnala přes poloostrov Kanokupolu a zničila přitom letoviska s populárními plážemi.

Specialistka na přírodní rizika Emily Laneová ze společnosti Niwa se domnívá, že výšku vln tsunami zvýšila anomálie atmosférického tlaku. 

Mezinárodní spolupráce při výzkumu

Průzkum týmu Niwa, oficiálně nazvaný Tonga Eruption Seabed Mapping Project (TESMaP), měl dvě části.

V první etapě vědci mapovali a odebírali vzorky mořského dna v okolí sopky. Výzkumný tým data sbíral prostřednictvím novozélandské výzkumné lodi (RV) Tangaroa.

Druhá etapa se pak děla přímo nad vulkánem. Náročný úkol vědci svěřili britské robotické lodi USV Maxlimer. Toto plavidlo bez posádky řídilli odborníci ze společnosti Sea-Kit International z řídícího střediska v 16 tisíc kilometrů vzdáleném Tollesbury ve Velké Británii. Stroj dokázal identifikovat stále probíhající, i když relativně utlumenou, sopečnou činnost. 

Loď to zvládla tak, že sledovala neutichající vrstvu sklovitého popela v kaldeře až k jejímu zdroji - novému vývěrnému kuželi asi 200 metrů pod vodou. Podle vědců je pozoruhodné, že při události z 15. ledna zahynulo „pouze“ šest lidí, z toho dva v Peru. Mohlo to být prý mnohem horší.

Všechny výsledky projektu TESMaP se nakonec využijí při přípravě tichomořských států, které se nacházejí v blízkosti sopečné zóny, jež se táhne od Severního ostrova Nového Zélandu až po Samou, na podobné přírodní katastrofy. 

Výbuch podmořské sopky u souostroví Tsinga.
Podmořská sopka u Tongy neřekla poslední slovo. Vědci mají velké obavy

Jejich představitelé budou nyní lépe vědět, kde budovat infrastrukturu a jak ji chránit; a co je důležité, uvědomí si rozsah rizika, kterému čelí. „Podmořské sopky jsme vždy podceňovali. Jen v okolí Tongatapu je jich však dalších pět. Znamená to, že potřebujeme více plánování i krizový plán,“  řekl Taaniela Kula z geologické služby Tonga. 

Projekt TESMaP financovala japonská nadace Nippon a s jeho organizací pomáhal tým z projektu Seabed2030, což je mezinárodní úsilí o řádné zmapování dna oceánů na Zemi.