Ett surtseyan-utbrott är ett vulkanutbrott på grunt vatten. Den är uppkallad efter ön Surtsey, utanför Islands kust. 2015, ett surtseyan-utbrott i den tonganska skärgården skapade ön Hunga Tonga-Hunga Ha'apai. Trots oddsen, den ön är fortfarande kvar nästan fem år senare.

Lyckligtvis, forskarna har en mängd resurser till sitt förfogande för att studera hela detta fenomen. Dessa typer av utbrott är svåra att studera, eftersom de förekommer under vattnet, och ofta på avlägsna platser. De tenderar också att erodera bort snabbt. Men jordobserverande satelliter förändrar det, och Hunga Tonga-Hunga Ha'apai är den första i sitt slag som studeras intensivt, speciellt under dess bildande.

Jim Garvin och Dan Slayback är två NASA-forskare som har studerat vulkanön. De har förlitat sig på radaravbildningssatelliter för att göra det, med hjälp av syntetisk bländarradar (SAR). SAR kan se genom moln och kan se på natten, ger högupplösta bilder av ön. Under 2018, Garvin, Slayback, och andra forskare publicerade en artikel om sina observationer i AGU-tidskriften Geofysiska bokstäver . Tidningen har titeln "Övervaka och modellera den snabba utvecklingen av jordens nyaste vulkanö:Hunga Tonga Hunga Ha'apai (Tonga) med hjälp av satellitobservationer med hög rumslig upplösning."

Innan utbrottet, det fanns två små öar i närheten. De befann sig på en relativt isolerad plats, cirka 30 kilometer (19 miles) från den tonganska ön Fonuafo'ou. Den 19 december, 2014, fiskare såg en plym av vit ånga som steg upp under vattnet. Satellitbilder från den 29 december visar plymen. Så småningom, ett askmoln steg 3 kilometer upp i himlen den 9 januari, 2015. Senast den 11 januari, plymen nådde 9 kilometer (30, 000 fot) hög.

Senast den 26 januari, Tonganska tjänstemän förklarade att utbrottet var över. Vid den tiden, ön var 1 till 2 kilometer (0,62 till 1,24 miles) bred, 2 kilometer (1,2 miles) lång, och 120 meter (390 fot) hög.

Under 2015, ön stabiliserades något, tack vare omfördelning av vulkaniskt material och "hydrotermisk förändring" av detsamma. Ön hade en kratersjö i mitten, som så småningom eroderades bort. Sedan bildades en sandbank, försegla den igen, och skydda den från havsvågor. Så småningom, aska och sediment vidgade näset som förband den med Hunga Tonga i nordost.

Teamet som studerar denna vulkaniska ö har utvecklat två scenarier för dess framtid.

Den första ser accelererad erosion på grund av havsvågor, och om sex eller sju år, endast landbron som förbinder de två öarna skulle finnas kvar. Det som kallas "tuffkonen" skulle eroderas. Det andra scenariot ser långsammare erosion, med tuffkonen intakt i upp till 30 år.

Vulkanön förändrades mest under de första sex månaderna. Vid den tiden, Slayback och Garvin trodde att ön kunde försvinna snabbt. När barriären som skyddade kratersjön och tuffkonen spolades bort, de trodde att öns undergång var nära. Men sandräcken dök upp igen.

"De här klipporna av vulkanisk aska är ganska instabila, " sa fjärranalysspecialisten och medförfattaren Dan Slayback från NASA Goddard i ett pressmeddelande.

Denna nya vulkaniska ö och dess grannar ligger ovanför den norra kanten av en kaldera av en mycket större undervattensvulkan. Hela komplexet reser sig 1400 meter (4, 593 fot) över havsbotten, och den större kalderan är cirka 5 kilometer (3 miles) tvärs över.

Under 2017, NASA-forskaren Jim Garvin sa:"Vulkanöar är några av de enklaste landformerna att göra. Vårt intresse är att beräkna hur mycket det tredimensionella landskapet förändras över tiden, speciellt dess volym, som bara har uppmätts ett fåtal gånger på andra sådana öar. Det är det första steget för att förstå erosionshastigheter och -processer och dechiffrera varför ön har bestått längre än de flesta förväntade sig."

Dan Slayback besökte ön i oktober 2019, och skrev i ett blogginlägg:"Vi gjorde många användbara observationer, samlat in bra data, och fick en mer praktisk förståelse i mänsklig skala av platsens topografi (som att de intilliggande redan existerande öarna och deras klippiga strandlinjer är nästan fästningsliknande i sin otillgänglighet). Vi såg också saker som inte var tillgängliga från rymden, som de hundratals häckande sottärnor, och detaljer om den framväxande vegetationen."

En Mars-anslutning?

Garvin och Slayback tror att deras studie av denna vulkan inte bara är användbar för att förstå vår egen planet; de tror att det kan kasta ljus över processer på Mars.

"Att använda jorden för att förstå Mars är, självklart, något vi gör, Garvin sa, noterar likheterna i erosion på ön och ärr efter gamla utbrott genom grunda hav på Mars. "Mars kanske inte har en plats exakt så här, men ändå, det berättar om planetens historia av ihållande vatten."

Mars är inte utan vulkaner. Faktiskt, det är hem för den största vulkanen i solsystemet, nu vilande. Olympus Mons reser sig nästan 22 kilometer (13,6 miles eller 72, 000 fot) över Mars yta. Det är vulkanernas farfar. Men NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) har hittat fält med mindre vulkaner. Dessa vulkaner kan en gång ha brutit ut i Marshaven, djupt inne i den planetens geologiska förflutna. De överlevande landskapen kunde berätta något om hur dessa forntida vulkaner reagerade på den aktiva Mars-miljön.