Petr Brož

Petr Brož Zdroj: Ffoto, CC BY SA 4.0

Metamorfované horniny západního Grónska obnažené ledovcem nabízejí unikátní možnost pohledu do historie Země.
S kolegy z Geofyzikálního ústavu při výzkumu lávového proudu tvořeného sopečným sklem v severní Kalifornii.
Grónsko nabízí také možnost studovat projevy působení ledovce na krajinu.
Momentka z dovolené - zbytek lávového proudu Giant ‘s Causeway v Severním Irsku.
Geotermální prameny v islandské jeskyni Grjótagjá.
12
Fotogalerie

Petr Brož: Kouzlo vesmírných sopek

Vědecký pracovník na oddělení geodynamiky Geofyzikálního ústavu Akademie věd, laureát významných vědeckých cen, spoluautor popularizačního zařízení Flašinet deskové tektoniky. Zní vám to moc vědecky? Nenechte se odradit, i bahno na Marsu může být zábava.

Někde se o vás píše jako o planetologovi, jinde jako o vulkanologovi. Čím skutečně jste?

Rozhodně se cítím jako planetolog, což je výraz, který se v zahraničí běžně používá pro někoho, kdo zkoumá jiná tělesa Sluneční soustavy, než je Země. A mě právě sopky na Zemi tolik neoslovují, už během bakalářského studia jsem se zajímal o lávou vytvořené sopky na Marsu. Přesto ale musím dobře chápat, jak fungují vulkány na naší planetě. Zřejmě proto jsem občas označován jako vulkanolog.

O pozemských vulkánech už toho víme tolik, že se máme zabývat sopkami na jiných planetách?

Docela dobře chápeme obecné principy a mechanismy, ale spoustu toho ještě nevíme. A v tom nám paradoxně pomáhá i výzkum sopečné činnosti na jiných planetách a měsících, protože umožňuje pohled z jiné perspektivy. Pokud se budeme držet toho, co známe od nás ze Země, bude to jen jeden vzorek, což je málo. Jako kdyby nás dva unesli mimozemšťané a usoudili, že všichni lidé jsou vousatí muži.

Můžete uvést příklad?

Nevíme třeba, proč na Zemi vznikla desková tektonika, která se na Marsu nebo Venuši nevyskytuje. Na jiných planetách tak hledáme rozdíly, které nám to mohou pomoci vysvětlit. Nebo s tím pracujeme u počítačových modelů pozemských sopek – pokud nefungují po zohlednění parametrů (například gravitace nebo teploty lávy) na jiných planetách, jsou špatně. A to nás posouvá v poznání i procesů na Zemi.

Jak dokážete určit, co se děje třeba na Venuši?

Kdokoliv z nás, ani to nemusí být vědec nebo vědkyně, najde na internetu fotografie pořízené sondami, které obíhají kolem těles Sluneční soustavy. V aplikaci Google Earth je dokonce záložka s Měsícem a Marsem. Jsou tam stejné snímky, jaké při své práci používám já. Takže se můžete brouzdat po povrchu Marsu, sledovat jeho převýšení atd. Stejně tak fanoušci seizmologie mají přístup k seizmickým datům od mise InSight na povrchu Marsu.

Při domlouvání rozhovoru jste mi napsal, že v Anglii zkoumáte chování bahna v podmínkách Marsu. Přišlo mi to úsměvné, ovšem jen do chvíle, kdy jsem zjistil, jak významný je to projekt. Jak jste se k němu dostal?

Na povrchu Marsu je spousta útvarů, které můžou být jak sopkami tvořenými lávou, tak sopkami bahenními. Ty známe například z Ázerbájdžánu jako kopce o průměru několika kilometrů, dosahující výšky stovek metrů. Vypadají jako běžné sopky, ale jsou vytvořené tekoucím bahnem. Řadu let jsem strávil snahou o vyvrácení vědeckých studií, které tvrdí, že se na Marsu jedná právě o bahenní sopky.

Co vás k tomu vedlo?

Na Zemi je podstatně jednodušší vytvořit obyčejnou sopku než bahenní, k níž jsou potřeba specifické geologické podmínky. Na Marsu není voda stabilní – buď zmrzne, nebo se začne vařit. Jenomže u jedné oblasti Marsu jsem nenašel argumenty v můj prospěch, a tak mě napadlo prověřit, zda vůbec může na Marsu bahno téct. Nikdo se tím doposud nezabýval a německý kamarád mi nabídl, abych za ním přijel do Anglie, kde ve vakuové komoře můžeme experimentovat. Na základě grantu jsme se pak pustili do výzkumu.

K čemu jste dospěli?

Zjistili jsme, že když lijete bahno za sníženého atmosférického tlaku na povrch, který má míň než 0 °C, začne se vařit, čímž odvede obrovské množství tepla a vznikne ledová krusta na jeho povrchu. Ta ochrání bahno pod ní, aby rychle nevychladla, takže doteče daleko – podobně jako láva u sopek na Zemi. Tím pádem na satelitních snímcích Marsu nemůžeme vyloučit, že tvary připomínající lávu jsou ve skutečnosti bahno.

To vás asi nepotěšilo. Přišli jste i na něco nečekaného?

Docela nás pobavilo, že když bahno nalijete na podložku o teplotě nad 0 °C, začne levitovat. Kvůli varu nestihne dostatečně rychle zamrzat a začne skákat nad povrchem. Jako když hodíte na rozpálenou troubu kapičku vody. Když si uvědomíte, že na Marsu je oproti Zemi třetinová gravitace, mohly by tam kolem vás skutečně lítat kusy bahna. Což je jev, který si na Zemi nedokážeme představit.

Z vašeho vyprávění cítím vášeň. Jak se ve vás zrodila?

Odjakživa mě lákal vesmír, bavilo mě pokládat otázky proč? Původně jsem zkoušel studovat astrofyziku, ale v ní se na můj vkus moc počítá. Dopracoval jsem se tedy ke geologii, v níž se nejdřív odpoví na základní otázku, pak teprve nastoupí experti a expertky na složitější výpočty. Během studia na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy jsem psal na českou Wikipedii články o planetách. Všiml si jich jeden wikipedista a nabídl mi neplacenou stáž v Německém středisku pro letectví a kosmonautiku (DLR). Tam jsem měl na snímcích z Marsu identifikovat sopky. Bavilo mě to natolik, že jsem na tohle téma napsal bakalářskou práci. Jako podklad pro práci magisterskou mi pak posloužilo šest měsíců v Berlíně v rámci programu ERASMUS. A po škole jsem našel uplatnění v Geofyzikálním ústavu Akademie věd ČR, kde působím dodnes.

Chtěl byste se podívat na jinou planetu?

Zatím můžeme reálně přistát pouze na Marsu, což je výprava na dva nebo dva a půl roku v malém prostoru se skupinou deseti až patnácti lidí, které jste si nevybral, bez soukromí a obstojné komunikace s domovem. Mám rodinu s malými dětmi, nechtěl bych o ně na tak dlouhou dobu přijít. Týdenní výlet na Měsíc bych zvažoval, ale na jinou planetu bych za současných technologických možností rozhodně neletěl.

Jak rychle se technologie rozvíjí?

V astronomii se využívá adaptivní optika, která je schopná sledovat ze Země mnohé. Planetologie se dnes ovšem neomezuje na pozorování ze Země, naopak se převážně opírá o data nové generace, pořízená z oběžné dráhy daného tělesa nebo z přistávacích platforem a vozítek. Občas se nám podaří dopravit zpět na Zemi vzorky k dalšímu výzkumu. A tahle oblast se rozvíjí obrovským tempem, i když je potřeba mít na paměti, že například sonda, která byla vyslána k Plutu, se začala vyvíjet už někdy před třiceti lety. A v našem týmu pracujeme s numerickým nebo analogovým modelováním, k němuž nám pomáhá dvoumetrová vakuová komora, v níž jsme schopni snížit tlak na hodnoty panující na Marsu. V takto uměle vytvořeném prostředí můžeme podnikat řadu pokusů.

Není zvláštní, že toho víme tolik o jiných planetách, ale u sopek toho ještě spoustu netušíme ani u planety vlastní?

Před pár dny vyvolala obrovský zájem vědecké obce i veřejnosti erupce sopky Hunga Tonga – Hunga Ha’apa, která leží uprostřed Tichého oceánu. Jenomže tou sopkou nejsou dva malé ostrůvky, které se vynořily nad hladinu. Pod ní se nachází dvacet kilometrů široký sopečný kužel s šestikilometrovou kalderou na vrcholu. A o oceánském dnu, které zabírá zhruba sedmdesát procent zemského povrchu, zatím moc bohaté znalosti nemáme. Jeho průzkum je stále technologicky složitý a finančně náročný. A na souši zase nejsme schopni navrtat sopku dostatečně hluboko a podívat se do jejího magmatického krbu. Oproti tomu k vyslání sondy na oběžnou dráhu tak zásadní bariéry už neexistují.

Ohromila erupce u souostroví Tonga i vás?

V první chvíli jsem si především uvědomil, že v okolí té sopky žijí lidé, pro které to musí být nepředstavitelná katastrofa. Ale přiznávám, že u záběrů ze satelitních snímků mé srdce vulkanologa zaplesalo. Jedná se o zatím nejsilnější erupci zaznamenanou celou flotilou satelitů, která se na oběžné dráze nachází a je schopná měřit třeba koncentraci oxidu siřičitého v atmosféře i sledovat pohyb sopečného mračna. Velké množství získaných dat může výrazně zpřesnit naše poznatky o vlivu sopečné činnosti například na klima. Proto je tahle erupce z vědeckého pohledu nesmírně zajímavá a cenná.

Dopad na bezprostřední okolí je jasný. Jak ale taková erupce může ovlivnit další části světa?

Ovlivní oceán i atmosféru. Dnes ještě nevíme, zda explodovala velká část sopečné kaldery, která dokázala odtlačit obrovské množství vody, nebo se o náhlý přesun vody postaralo zřícení části podmořské masy. Každopádně se Pacifikem šířila vlna tsunami. Její výška dosáhla asi až patnácti metrů v nejbližším okolí a méně než půl metru ve vzdálenějších částech Pacifiku.

Vliv na atmosféru bude dlouhodobější?

Sopečné mračno nejdřív zasáhne nejbližší oblast, kde se prach začne snášet dolů, přeruší se letecká doprava, mohou se dostavit respirační potíže, dojde ke kontaminaci pitné vody. Z dlouhodobého pohledu to naopak přispěje k zúrodnění půdy. Proto všude na světě bydlí kolem sopek velké množství lidí. Jenomže silná erupce působí i na globální klima. Pokud se mračno dostane jen do troposféry, v závislosti na množství deště tam vydrží řádově týdny až měsíce. Pokud pronikne až do stratosféry, tam může zůstat i několik let. Důležité je i to, co přesně se do atmosféry dostane. Největším průšvihem by bylo velké množství oxidu siřičitého. Ten se může přeměnit na maličké kapičky, tzv. aerosoly, které ve stratosféře dokážou blokovat dopadající sluneční záření, a tím pádem dojde k ochlazení klimatu. Pokud by se aerosol dostal jen do troposféry, bude sluneční záření naopak pohlcovat, tudíž přispěje k oteplení.

Řada oponentů ekologických snah namítá, že nemá smysl regulovat množství běžně produkovaných škodlivin, když pak stačí jedna sopečná erupce s ještě horším dopadem.

Množství materiálu, které sopka při nahodilé erupci vyvrhne, je nesrovnatelně nižší oproti tomu, které do atmosféry každoročně svou soustavnou činností vysílá člověk, jednoznačně největší znečišťovatel atmosféry. Ten poměr mezi sopkami a člověkem je za rok přibližně jedna ku šedesáti „ve prospěch“ člověka…

Dají se sopkám kromě úrodného popela přisoudit i nějaké další pozitivní vlivy?

Krásným příkladem je Island. Loni v létě se tam vytvořila prasklina, z níž velmi pomalu vytékala láva. Tak pomalu, že to nebylo nebezpečné, klidně jste si vedle ní mohl zahrát volejbal, nad lávovým proudem si upéct špekáček nebo pořídit parádní záběry z dronu. To samozřejmě přilákalo z rúzných koutů světa spoustu lidí, které sopky zkrátka přitahují. A došlo ke zvýšení zdrojů z turismu. Uvědomte si, kolik turistických rájů se nachází právě kolem aktivních sopek. Islanďané jsou navíc úžasní ve využívání geotermální energie, takže ušetří za vytápění. Sám bych ale v blízkosti sopky bydlet nechtěl, kdykoli může způsobit pohromu jako nedávno Cumbre Vieja na kanárském ostrově La Palma.

Proč nedokážeme erupce předvídat?

Dokážeme určit, že v oblasti Pacifiku na subdukčních rozhraních určitě do roka bouchne nějaká sopka, což je ale jen otázka pravděpodobnosti. Někde umíme pomocí GPS stanic sledovat vyklenutí sopky, které nasvědčuje, že se magma dere pod povrch a zvětšuje objem sopky, jako když nafukujete balonek. Anebo je ze stejného důvodu zaznamenán tzv. tremor, což jsou chaotické otřesy. V takových případech je na zvážení vyhlášení evakuace, která se ale v naprosté většině případů ukáže být zbytečná. Zkrátka jsme schopni zaznamenat, že se něco děje, ale neumíme vyhodnotit, kdy a jak se ta změna projeví. Někdy nezachytíme vůbec žádné signály, jako například v prosinci 2019, kdy erupce novozélandské sopky Whakaari, která byla častým cílem výletních lodí, připravila o život přes dvacet lidí.

Takže roli nehraje ani vyspělost dané země?

Určitě hraje roli, zda máte dost peněz na vybudování seizmické sítě monitorující sopečnou činnost. Island má skvělé pokrytí, funguje tam spousta vědeckých týmů, země do téhle oblasti hodně investuje. V rozvojových zemích jsou akutnější jiné potřeby, takže tam se taková kvalita monitoringu očekávat nedá. Ačkoli existuje snaha pokrýt maximum aktivních sopek, narážíme na to, že vlády stěží přispějí na monitoring něčeho, co tisíce let nevybuchlo, i když pro vulkanologa znamená erupce před méně než 10 000 lety sopku aktivní. U tsunami je situace jiná, po oceánech jsou rozmístěny výstražné bójky, které situaci sledují globálně, takže v tomhle případě nehraje vyspělost státu roli.

V médiích se často objevují katastrofické scénáře spojené s případnou erupcí Yellowstonské kaldery. Nastala by podle vás apokalypsa?

Rozhodně bych výbuch téhle sopky nechtěl zažít. Historické důkazy naznačují, že to skutečně bude velká síla. Při mohutné erupci by byl sopečný materiál schopen zasypat obrovské části kontinentu, pravděpodobně by způsobil globální změnu klimatu. Statisticky se Yellowstone probouzí jednou za 750 tisíc let, což sice vychází přibližně na současnost, jenomže někdy vybuchne za 1,1 milionu let, jindy za 600 tisíc, což je z pohledu lidského života obrovský rozptyl. Jedná se tedy o nebezpečí, kterému podle mě nemá smysl přikládat nijak velkou váhu. Osobně vnímám jako větší riziko usednout za volant auta než pravděpodobnost, že se téhle katastrofy dožijeme.

Může ve střední Evropě vzniknout nová aktivní sopka?

Záleží na tom, jaký časový rámec máte na mysli. Na Chebsku máme Komorní hůrku či Železnou hůrku, jejichž stáří se počítá na desítky tisíc let. Zeměkoule je stará kolem 4,5 miliardy let. Takže nějakých padesát tisíc let není v podstatě nic, z geologického pohledu jako by tyhle západočeské sopečky explodovaly včera. Pravděpodobnost, že u nás někdy v budoucnu dojde k další sopečné činnosti, je poměrně velká, ale určitě to neznamená, že příští týden za Brnem vyroste nová sopka a zničí celou Moravu.

Jako rodilý Cheban Komorní hůrku znám, ale bez znalostí ze školy bych asi nepoznal, že bývala sopkou. Podle čeho vědci poznají vyhaslý vulkán?

Komorní hůrka byla erodovaný sypaný kužel, takže tam dnes najdete strusku, což je taková nevzhledná napěněná hornina. Ta jasně prozrazuje, že se někde poblíž musela nacházet sopka. Pomocí radioizotopického datování můžete určit i stáří horniny. A když začnete kopat, máte šanci najít přívodní žílu, objevit uložené vrstvy nebo pyroplastický materiál. Na Železné hůrce se například odkrylo úbočí sopky, na němž geolog díky vrstvám nasypaného materiálu krásně vidí, že stojí uvnitř sopky.

Jsou sopky pod povrchem nějak propojené?

Existují oblasti, kde je jedna sopka vedle druhé. Třeba na Islandu zaznamenali historickou zkušenost, že pokud bouchl Eyjafjallajökull, často ho následovala i nedaleká Katla. U poslední erupce k tomu ale nedošlo. Každopádně obecně sopky nijak propojené nejsou, i když můžeme z médií někdy získat opačný dojem. Na naší planetě se 50 až 70 sopek postará o 60 až 80 sopečných erupcí ročně. A tohle číslo se během času nemění. Roste ovšem počet lidí se smartphonem, kteří svými snímky zaplaví sociální sítě a média. Tím pak získáváme pocit, že se sopky projevují čím dál víc.

Do vesmíru se nepodíváte, cestujete za sopkami aspoň po naší planetě?

Kdybyste se mé manželky zeptal, kde jsme byli na dovolené, často by zmínila sopečné oblasti, jako Island nebo Kanárské ostrovy. Samozřejmě na tahle zajímavá místa vyjíždím i pracovně, s kolegy jsme byli třeba v Kalifornii. Celkově jsem si ale nejvíc užil na Islandu, který je jedním z nejlepších pozemských analogů k Marsu. Jeho scenerie jsou neskutečné, na své první dojmy asi nikdy nezapomenu. Žádné lesy, neuvěřitelně čistá atmosféra, krajina hýřící nezvyklými barvami, horké vývěry, rozbité sopečné sklo… Když to trochu přeženu, ať na Islandu vylezete takřka na jakýkoliv kopec, ocitnete se na aktivní sopce, která jen zrovna spí a jednou za sto nebo tisíc let si exploduje.

Máte v naší Sluneční soustavě oblíbenou sopku?

U Marsu to funguje tak, že když zkoumáte nějakou oblast, která vykazuje potenciál vyšší vědecké hodnoty, můžete její sopky pojmenovat. Tedy ne zcela libovolně, s Pepíkem neuspějete, platí určitá pravidla. S mým německým kolegou jsme skupinu 20 nebo 25 kopečků, kterým jsme se dlouho věnovali, pojmenovali Ulysses Colles. A to jsou samozřejmě moji oblíbenci.

A na Zemi?

Na Zemi mě moc baví příběh islandské sopky Laki. Její erupce v roce 1783 zapříčinila vymření čtvrtiny místní populace, dánský král dokonce zvažoval, že by nechal zbývající část odvézt lodí a ostrov prohlásil za neobyvatelný. Dalším následkem byla změna klimatu v Evropě, které vedla k neúrodě, hladovění a obrovským nepokojům. Na jejich konci považovala parta francouzských rolníků za dobrý nápad setnout králi hlavu a zavést demokracii. Tedy ona je velká šance, že by ty sedláky naštvalo i něco jiného, nicméně neuvěřitelný příběh sopky, díky níž si můžeme aspoň v části Evropy užívat demokracii, mi připadá kouzelný.