Alaskassa, jossa talvi on kylmempi, aurinko paistaa pidempään ja vuoret kohoavat korkeammiksi kuin missään muussa osavaltiossa, keskiyön auringon maa voi vaatia itselleen toista superlatiivia: Suurimmat ja oudoimmat maarit, joita maapallolta on koskaan löydetty.

Maarit ovat kraattereita, jotka ovat jääneet jälkeensä rajuista vulkaanisista höyryräjähdyksistä, jotka syttyvät, kun nouseva magma valuu pohjaveteen, joka sitten räjähtää kuin pommi.

”Kun vesi muuttuu höyryksi, se laajentaa tilavuuttaan tuhatkertaiseksi”, sanoo James Beget, Alaskan tulivuoriobservatorion ja Alaskan yliopiston Fairbanksissa työskentelevä vulkanologi.

Useimmat maarit ovat noin 300 metriä leveitä. Harvoin ne yltävät mailin (1,6 kilometrin) levyisiksi. Niiden kokoa rajoittaa polttoaine – kuuma laava kiehuttaa nopeasti saatavilla olevan veden, jolloin reaktio pysähtyy.

Mutta Alaskan valtava Devil Mountain Lakes -maari on yli kahdeksan kilometrin (5 mailin) levyinen, ylivoimaisesti suurin maapallolla, Beget sanoi. Se on kooltaan verrattavissa Havaijin Kilauea-tulivuoren huipulla oleviin kalderoihin ja Oregonin Mount Mazaman kraatterijärveen.

Maari on osa Beringin maansillan kansallista suojelualuetta, ja se sijaitsee Sewardin niemimaan pohjoiskärjessä.

Tundralla asui mammutteja ja mahdollisesti vaeltavia jääkauden aikaisia ihmisiä, kun Devil Mountain -maari räjäytti maiseman. Nyt alueen omituiset laavavirrat vetävät puoleensa tiedemiehiä, jotka tutkivat muita planeettoja etsien analogeja Marsin purkauksille.

Oh, kipeä selkäni kaari

Alaskan etelärajan varrella on 1 200 mailin (2 000 km) pituinen subduktiovyöhyke, jossa yksi maapallon tektonisista levyistä sukeltaa toisen alle. Levyrajan yläpuolella kuoren läpi työntyy sarja korkeita tulivuoria, jotka hahmottelevat Aleuttien saarikaaren. Törmäyksen voima vetää myös kuorta, joka voi venyä ja laajentua laattarajan taakse, jolloin magma pääsee nousemaan ylös. Ilmiötä kutsutaan takakaaren leviämiseksi.

”Subduktiovyöhykkeen takana on satoja kilometrejä leveä vyöhyke, jossa on pieniä merenalaisia vuoria ja maanpäällisiä tulivuoria, jotka ulottuvat aina Beringin maansillan kansallispuistoon asti”, Beget kertoi OurAmazingPlanetille.

Paholaisvuoren järvet ovat vain yksi neljästä vähintään 5 kilometrin (3 mailin) levyisestä litteästä järvestä, jotka tallentavat ukkosmaarin purkauksia, joista nuorin noin 21 000 vuotta sitten, Beget sanoi. Muut ovat 40 000 – yli 100 000 vuotta vanhoja.

Mitä tekee näistä maareista niin epätavallisia, on magman ja jään törmäys magman ja nestemäisen veden sijasta. Tässä paikassa laava purkautui paksun ikiroudan alla, mikä on ainutlaatuinen tapahtuma, jota ei ole vielä löydetty mistään muualta maapallolta.

”Pleistoseeninen Pompeiji”

Permafrostia, eli pysyvästi jäätynyttä maata, jäähdyttää jää, joka täyttää sedimenttirakeiden väliset pienet tilat. Viimeisen jääkauden aikana, jolloin alueen viimeinen maari muodostui, ikirouta saattoi olla jopa 100 metrin (325 jalan) paksuinen, Beget sanoi. Jää loi täydelliset olosuhteet huikealle räjähdyssarjalle.

Maarit ovat yleensä pieniä, koska magma leimahtaa veden nopeasti höyryksi. Mutta ikiroudan ansiosta 1 800-asteinen (1 000 celsiusastetta) sula kivi saattoi sulattaa vähän jäätä kerrallaan, jolloin höyryräjähdys pysyi voimakkaana, Beget selitti.

Paholaisvuorenjärvet, Whitefish-järvi sekä Pohjois- ja Etelä-Killeak-järvet olivat kaikki satojen höyryräjähdyksien pyyhkäisemiä, tutkijat uskovat. Tutkijat ovat löytäneet valtavia jäätyneen maan lohkareita, jotka lensivät ulos kraattereista, ja paksut tuhkapilvet pölyttivät aluetta kilometrien päähän. Pyroklastiset vyöryt (tappavan kuuman kaasun ja kiven nestemäinen sekoitus) polttivat maata 4-5 kilometrin päähän jokaisesta purkauksesta.

Tuhka hautasi rehevän pleistoseenimaiseman, ja tutkijat ovat kaivaneet kalliota tutkimaan täydellisesti säilynyttä kasvillisuutta ajalta, jolloin mammutit kävelivät maan päällä. ”Me näemme sen pleistoseenisena Pompeijina”, Beget sanoi. Kumpuileva maa näytti paljolti samalta kuin korkeilla leveysasteilla sijaitseva arktinen alue nykyään, ja yksi kasviyhteisö kasvoi pienten kumpareiden välisissä kosteissa raoissa ja toinen kuivilla huipuilla.

Jatkuvat purkaukset

Vaikka Beget sanoi, että varhaisimmat arkeologiset todisteet ihmisasutuksesta Alaskassa ovat 13 000 vuotta vanhoja, eli paljon nuorempia kuin maarit, on mahdollista, että jääkauden ihmiset ovat voineet nähdä näyttäviä purkauksia, koska Pohjois- ja Etelä-Amerikassa on vanhempia ihmispaikkoja.

”Haluaisimme ajatella, että nuo ihmiset tulivat Beringin maansillan yli. Siellä voisi olla ihmisiä, jotka näkivät tämän purkauksen”, Beget sanoi.

Eikä Sewardin niemimaan vulkanismi loppunut maarin räjähdyksiin – sen nuorin laava, Lost Jim -virtaus Imruk-järven lähellä, peitti laajan kaistaleen tundraa noin 3 000 vuotta sitten, hän sanoi. Beget lisäsi, että alue voi purkautua uudelleen tulevaisuudessa.

”Missä tahansa tällaisessa paikassa, jossa on useita tulivuoria, aukkoja, laavavirtoja ja jättimäisiä maareja, tapahtuu lähes varmasti toinen takakaaren purkaus, ehkä Beringinmerellä, ehkä lähempänä Nomea tai Kotzebueta”, Beget sanoi. ”Emme voi tietää, milloin tai missä tällainen purkaus tapahtuisi.”

Maarit Marsissa

Lost Jim -laavavirta on sileäpintainen pahoehoe-virta, joka kattaa noin 227 neliökilometrin (88 neliömailia) alueen ja on keskimäärin 16 metriä (55 jalkaa) syvää. Siellä on jopa laavaputki, jota voi seurata 19 kilometrin (12 mailin) päähän. Virtauksessa on romahduskuoppia, jotka ovat todisteita ikiroudan sulamisesta, mutta purkauksen aiheuttamia maareja ei ole. Koska ilmasto oli lämpimämpi ja virtaus purkautui etelämpänä kuin Devil Mountainin tulivuori, siellä ei luultavasti ollut paksua ikiroutakerrosta, joka olisi voinut ruokkia höyryräjähdystä, Beget sanoi.

Vuonna 2003 Beget ja Jeff Kargel, Marsin maanpinnan muotojen asiantuntija, palasivat Beringin maansillan suojelualueelle vertailemaan Lost Jimin laavavirtausta piirteisiin, joita Kargel on nähnyt kuvissa Marsista.

”Marsissa on hyviä esimerkkejä maar-kraattereista ja muista vulkaanisista maanpinnanmuodoista, joissa jäällä oli suuri rooli niiden muodostumisessa”, Kargel kertoi OurAmazingPlanetille sähköpostihaastattelussa. ”Elysiumin vulkaaninen tasanko ja sen kyljet ovat erityisen kuuluisia maar-kraattereista, subglasiaalisista tulivuorista ja lahaareista (mutavyöryistä), jotka ovat syntyneet vulkaanisen vuorovaikutuksen seurauksena maan haihtuvien aineiden (oletettavasti jään) kanssa.”

Beget sanoi, että maarien etsiminen Marsista oli hauska oheistulos hänen vuosikymmeniä kestäneestä tutkimuksestaan Sewardin niemimaalla, joka vahvistaa, että Maassa on vielä paljon opittavaa.”

”Tiede on todella varsin epätavallista ja mielenkiintoista”, hän sanoi. ”Jopa nykyaikaisessa tiedemaailmassamme voimme yhä löytää tärkeitä uusia prosesseja.”

Sähköposti Becky Oskinille tai seuraa häntä @beckyoskin. Seuraa meitä @OAPlanet, Facebook & Google+. Alkuperäinen artikkeli Live Sciencen OurAmazingPlanetissa.