Vulkanutbrott djupt i våra hav är kapabla till extremt kraftfulla utsläpp av energi, i en takt som är tillräckligt hög för att driva hela USA, enligt forskning som publicerades idag.

Utbrott från djuphavsvulkaner ansågs länge vara relativt ointressanta jämfört med utbrott på land. Medan terrestra vulkaner ofta ger spektakulära utbrott, sprider vulkanaska i miljön, man trodde att djupa marina utbrott bara producerade långsamma lavaströmmar.

Men data som samlats in av fjärrstyrda fordon djupt i nordöstra Stilla havet och analyserats av forskare vid University of Leeds, har avslöjat en koppling mellan hur aska sprids under ubåtsutbrott och skapandet av stora och kraftfulla kolonner av uppvärmt vatten som stiger upp från havsbotten, känd som megaplumes.

Dessa megaplymer innehåller varmt kemikalierikt vatten och fungerar på samma sätt som atmosfäriska plymer från landbaserade vulkaner, sprider sig först uppåt och sedan utåt, bär vulkanaska med sig. Storleken på megaplumer är enorm, med vattenvolymer som motsvarar fyrtio miljoner simbassänger i olympisk storlek. De har upptäckts ovanför olika undervattensvulkaner men deras ursprung har förblivit okänt. Resultaten av denna nya forskning visar att de bildas snabbt under lavautbrottet.

Forskningen utfördes av Sam Pegler, från School of Mathematics och David Ferguson, från School of Earth and Environment och publiceras idag i tidskriften Naturkommunikation .

Tillsammans utvecklade de en matematisk modell som visar hur aska från dessa ubåtsutbrott sprider sig flera kilometer från vulkanen. De använde askmönstret som deponerats av ett historiskt ubåtsutbrott för att rekonstruera dess dynamik. Detta visade att hastigheten av energi som frigörs och krävs för att transportera aska till de observerade avstånden är extremt hög - motsvarande den energi som används av hela USA.

David Ferguson sa:"Majoriteten av jordens vulkaniska aktivitet sker under vattnet, mestadels på flera kilometers djup i det djupa havet men, i motsats till terrestra vulkaner, att till och med upptäcka att ett utbrott har inträffat på havsbotten är extremt utmanande. Följaktligen, det återstår mycket för forskare att lära sig om undervattensvulkanism och dess effekter på den marina miljön."

Forskningen visar att ubåtsutbrott orsakar att megaplumer bildas men frigörandet av energi är så snabbt att det inte kan tillföras enbart från den utbrutna smälta lavan. Istället, forskningen drar slutsatsen att undervattensvulkanutbrott leder till snabb tömning av reservoarer av heta vätskor i jordskorpan. När magman tvingar sig uppåt mot havsbotten, den driver denna heta vätska med sig.

Sam Pegler tillade:"Vårt arbete ger bevis på att megaplymer är direkt kopplade till lavautbrottet och är ansvariga för att transportera vulkanaska i djuphavet. Det visar också att plymer måste ha bildats inom några timmar, skapar en enorm hastighet av energiutsläpp.

David Ferguson tillägger:"Att observera ett ubåtsutbrott personligen är fortfarande extremt svårt men utvecklingen av instrument baserade på havsbotten innebär att data kan strömmas live när aktiviteten inträffar.

Insatser som dessa, i samverkan med fortsatt kartläggning och provtagning av havsbotten betyder att våra havs vulkaniska karaktär sakta avslöjas."