Když se rodí nová země: příběh ostrova Surtsey

Když jednoho listopadového rána 1963 spatřila posádka rybářské lodě nedaleko Islandu stoupat nad horizontem černý kouř, domnívala se, že má co dočinění s lodí v nesnázích. Následné exploze ale vyvedly posádku z omylu. Rybáři byli svědky začátku sopečné činnosti, která během čtyř let vytvořila zcela nový ostrov. Ve vodách severního Atlantiku totiž vznikla unikátní přírodní laboratoř umožňující zkoumat přírodní procesy, a to tak cenná, že se dočkala zapsání na seznam UNESCO a lidem byl na ostrov zakázán vstup.

Přibližně dvanáct kilometrů od jižního pobřeží Islandu leží souostroví Vestmannaeyjar (ve staré norštině „ostrovy západních mužů“). Je tvořeno patnácti ostrovy a třiceti malými skalami, které vznikly z pohledu stáří Země vlastně nedávno, před méně než 40 tisíci lety. Největším a současně i jediným obydleným ostrovem souostroví je ostrov Heimaey, který se v roce 1973 stal dějištěm jednoho z největších soubojů člověka se sopkou v historii lidstva (počkejte si na připravovaný 5. díl seriálu). Do listopadu 1963 bylo ale souostroví o jeden ostrov menší. Tehdy totiž ještě neexistoval druhý největší ostrov souostroví, který se měl z vod Atlantského oceánu vynořit přibližně 32 kilometrů od jižního pobřeží Islandu.

Začátek sopečné erupce a vznik ostrova

Na události 14. listopadu 1963 posádka rybářské lodě Ísleifur II zcela jistě nezapomene. Před rozedněním byla jejich loď zničehonic rozkymácena vlnami. Po rozbřesku v 7:15 si lodní kuchař všiml, že se na jihozápadě vznáší nad obzorem černý oblak kouře. Posádka okamžitě změnila kurz a zamířila směrem, kde očekávala hořící loď. Po přiblížení bylo ale zřejmé, že se námořníci spletli. Oblastí se šířil zápach síry a z moře vycházelo mračno černého prachu a popela. Rybáři se nechtěně stali prvními přímými svědky vzniku ostrova, který dostal jméno Surtsey (Surtův ostrov neboli Ostrov ohňového obra).

Fotografie pořízená z letadla zachycuje počátek zrodu sopečného ostrova krátce poté, co se poprvé vynořil. Nad hladinou se již objevuje okraj sopečného kráteru, ze kterého je vyvrhována směs sopečného prachu a popela vznikající kontaktem magmatu s mořskou vodou (černé mračno). Nad kráterem se současně vznáší i pyroklastické mračno odnášející materiál mimo formující se ostrov.
Snímek NOAA, volné dílo

Posádka rybářské lodě ale nebyla první, kdo vznik Surtsey zaznamenal. Mezi 6. až 8. listopadem se podařilo islandským seismologům pozorovat zvláštní druh chvění země, ke kterému dochází při pohybu magmatu v kůře Země. Měření naznačovala, že ke chvění dochází ve vzdálenosti 140 kilometrů od seismické stanice, a to ve vodách jižně od Islandu. Přibližně v oblasti, kde později vznikl ostrov Surtsey. Podobné chvění se podařilo zaznamenat i na další stanici o čtyři dni později. Téhož dne pocítili obyvatelé vesnice Vík, ležící na jižním pobřeží Islandu, zápach sirovodíku. O den později si posádka rybářské lodi lovící sledě na jih od ostrova Heimaey všimla nárůstu teploty mořské vody o 2,4 °C, a to v oblasti, kde se za pár dní vynoří nový ostrov.

Sopečná erupce totiž započala již o několik dní dříve, než byla na hladině zpozorována. Na oceánském dně přibližně 130 metrů pod mořskou hladinou se vytékající láva dostala do kontaktu s vodou, která ji okamžitě chladila, a současně do prostředí, kde panuje značný hydrostatický tlak způsobený vahou vodního sloupce. Ten bránil tomu, aby se na kontaktu lávy a vody začaly tvořit ve velké míře bubliny vodní páry, a současně zamezoval i úniku sopečných plynů z lávy. Nedocházelo proto k trhání lávy na menší části a k jejich vyvrhování do okolí. Na dně oceánu se láva vylévala v podobě lávových polštářů.

S tím, jak se lávové polštáře postupně kupily na sebe, rostla ze dna podmořská hora. Když vystoupala dostatečně blízko k hladině, tlak vodního sloupce již nebyl dostatečný, aby přeměně vody na páru a vzniku bublin bránil. Láva se začala trhat na malé úlomky vyvrhované velkou rychlostí z místa sopečné erupce. A byl to právě okamžik krátce po tomto přerodu, který posádka lodi zaznamenala.

V následujících dnech sopečná erupce neustávala. Exploze se opakovaly a nad hladinu se dostával další sopečný materiál. Nad mořskou hladinou začal vznikat sopečný kráter. Zpočátku byl vyplněn vodou, která byla během každé exploze vyvržena pryč a pak se do něj z okolního oceánu vracela. Během pár dní vyrostl 500 metrů široký a okolo 45 metrů vysoký ostrov, nad kterým se vznášelo až devět kilometrů vysoké mračno sopečného prachu a popela, jež bylo možné pozorovat i z blízkého Islandu.

K ostrovu se začala sjíždět početná flotila lodí a nad ostrovem přelétávala malá letadla. Místní, vědci i novináři se snažili spatřit a zaznamenat detaily jeho zrodu. Vznik ostrova se začal stávat celosvětovou událostí. Přispěla k tomu i kuriózní událost z 15. prosince 1963. Tehdy se na novém ostrově vylodila skupina francouzských novinářů z týdeníků Paris Match, než je silná exploze asi po patnácti minutách přiměla Surtsey opustit. Během krátké návštěvy dokázali zažehnout mezinárodní spor. Na novém ostrově totiž v žertu vyvěsili francouzskou vlajku a dle tradic námořního práva vyhlásili Surtsey za území Francie. Krátce nato přispěchala islandská vláda s oficiálním prohlášením, že jelikož ostrov vznikl v jeho výsostných vodách, patří pod jeho správu, čímž nárok Francouzů zamítla.

Letecká fotografie zachycuje ostrov Surtsey 30. listopadu 1963, tedy pouhých 16 dní po jeho vzniku. Kráter, ze kterého stoupá sopečné mračno, je stále ještě spojen s okolním oceánem. Tím je zajištěn přísun vody k magmatu, následkem čehož jsou erupce výrazně explozivní.Snímek Howell Williams (NOAA), volné dílo

Stabilizace ostrova

S ohledem na explozivní charakter sopečných erupcí byl ostrov tvořen převážně úlomky sopečných hornin, tzv. struskou, tedy nesoudržným materiálem, který nebyl schopen odolávat nepřízni počasí severního Atlantiku. Záhy po vzniku ostrova proto začal souboj sopky s mořskými vlnami. Časté bouře a neutuchající příval vln odnášel sopečný materiál z ostrova, ten tak byl neustále ničen. Vědci proto odhadovali, že pokud se nezmění styl sopečné činnosti, či erupce ustanou, ostrov se záhy zanoří do vod Atlantiku a zmizí. Což se ostatně stalo minimálně pěti jiným ostrovům, které v okolí Islandu od roku 1200 vznikly.

Jenže sopka byla tentokrát silnější. Množství vyvrženého materiálu bylo větší než ztráty způsobené erozí, ostrov proto neustále rostl. K 24. listopadu měřil už 900 × 650 metrů a v únoru 1964 dorostl šířky přibližně 1300 metrů. Začátkem roku 1964 došlo k důležité události. Sopečný kráter se uzavřel vodám Atlantiku, takže vystupující láva se už nedostávala do kontaktu s vodou. Okamžitě se proto změnil charakter sopečné činnosti. Místo trhání lávy na drobné úlomky začala láva vytékat v podobě lávových proudů rozlévajících se po ostrově. Přibližně polovina ostrova získala tvrdou krustu schopnou odolat nepřízni počasí, bičujícím větrům i neutuchajícímu přívalu mořských vln. Výlevy lávy pokračovaly s různou intenzitou až do konce roku 1965, kdy ostrov dostáhl celkové rozlohy 2,5 km².

V květnu 1965 se místo vyvěrání lávy přesunulo zpět pod mořskou hladinu. K sopečné činnosti totiž došlo přibližně 600 metrů od severního okraje Surtsey a 28. května se nad mořskou hladinu vynořil nový sopečný ostrov – Syrtlingur (v překladu malý Surtsey). Jeho život byl ale jepičí. Když na tomto novém ostrově ustaly v říjnu sopečné erupce, byl krátce nato mořskými vlnami zcela zničen. Podobný osud měl i ostrov Jólnir, který začal vznikat v prosinci 1965 přibližně 900 metrů od jihozápadního pobřeží Surtsey. Neustálý souboj sopečné činnosti s mořskými vlnami způsobil, že ostrůvek několikrát vznikl a zanikl. Během července a srpna se sopečná činnost zintenzivnila, což umožnilo Jólnirovi dosáhnout výšky 70 metrů a rozlohy 0,3 km². Jakmile ale sopečná činnost 8. srpna 1966 ustala, jeho osud byl zpečetěn. Během října 1966 i tento ostrov zanikl. Na mořském dně ale po těchto ostrovech zůstaly podmořské hory tvořící společně se Surtsey pás o délce 5,8 km a pokrývající rozlohu přibližně 13,2 km².

Na sklonku roku 1965 vystoupil přibližně 900 metrů od jihozápadního pobřeží Surtsey nad hladinu oceánu ostrov Jólnir (na letecké fotografii). Ostrov byl opakovaně zničen mořskými vlnami a následně opět vytvořen sopečnou činností. Fotografie ukazuje jeho podobu ze dne 22. srpna 1966, kdy se na ostrově nacházela dvojice kráterů vyplněných vodou. V říjnu 1966 ostrov definitivně zmizel pod hladinou. V pravém horním rohu se nachází pobřeží ostrova Surtsey.Snímek Richie Williams (USGS), volné dílo

V polovině srpna 1966 se sopečná činnost vrátila na Surtsey. Výlevy lávy pokračovaly v různé intenzitě až do 5. června 1967, kdy sopečná činnost definitivně ustala. Od té doby je Surtsey považován za vyhaslou sopku. Během tří a půl let sopečné činnosti se na povrch Země dostal přibližně 1 km³ magmatu, které dalo vzniknout ostrovu tyčícímu se 174 metrů nad hladinu moře.

Mizící ostrov

Jakmile ale sopečná činnost skončila, zkáze již nestálo nic v cestě. Eroze začala povrch ostrova pomalu narušovat a odnášet úlomky hornin do oceánu. Ostrov se začal snižovat a měnit svůj tvar. Zatímco jihovýchodní část ostrova byla významně zničena vlnami, na jeho severním okraji začal pro změnu vznikat výběžek s plážemi tvořenými usazovaným materiálem. Odhaduje se, že eroze již stihla přemístit přibližně čtvrtinu hornin nacházejících se nad mořskou hladinou. Výška ostrova se k roku 2013 snížila na přibližně 155 metrů a jeho rozloha klesla na 1,3 km².

Krátce po skončení sopečné činnosti vědci umístili na ostrov geodetické značky ve snaze přesně sledovat změny, které se na ostrově odehrávají. Na základě měření zjistili, že během prvních dvaceti let po skončení erupce se celý ostrov přibližně o jeden metr sesedl. Sesedání probíhalo nejprve rychlostí okolo 20 centimetrů za rok, v 90. letech se ale proces zpomalil na 1 až 2 centimetry za rok. Pokles ostrova byl způsoben sesedáním sypkých úlomků sopečných hornin, ale i stlačováním mořských sedimentů, na kterých ostrov vznikl, a prohnutím litosférické desky pod vahou vzniklého ostrova.

V současnosti ostrov ztrácí přibližně jeden hektar své rozlohy ročně. Pokud bude rychlost eroze i nadále přibližně stejná, odhaduje se, že vlny ostrov pohltí do roku 2100. Nicméně je možné, že se s postupujícím časem rychlost eroze sníží. Vlny se totiž budou zakusovat hlouběji do nitra ostrova, kde pravděpodobně narazí na pevné sopečné horniny vzniklé utuhnutím lávy v přívodní dráze sopky. Je proto možné, že ostrov Surtsey bude existovat po několik následujících století v podobě skalnatého ostrova či výčnělku. Podobně jako další malé ostrovy a skály v souostroví Vestmannaeyjar vzniklé obdobným způsobem před tisíciletími, jejichž části se zachovaly až do současnosti.

Ilustrace ukazuje změnu linie pobřeží ostrova Surtsey v průběhu let (1967, 1977 a 2002). Vlivem větru, deště a mořských vln se ostrov neustále zmenšuje. Jihozápadní část pobřeží byla výrazně zničena, naopak v severní části ostrova vzniká hřbet s plážemi, jelikož zde se část odnášeného materiálu postupně usazuje.Ilustrace Pinpin, licence CC BY-SA 3.0

Osidlování ostrova

Vědecký zájem o Surtsey ale nebyl vázán jen na výzkum sopečné činnosti. Vědci si totiž hned uvědomili, že před sebou mají velice cennou přírodní laboratoř dovolující pozorovat kolonizaci nové země, takového malého Islandu, životem. Již v roce 1965 se proto nadmořská část ostrova Surtsey stala přírodní rezervací, kam neměli lidé, vyjma vědců, dovolen vstup.

Již v roce 1964 na ostrov zavítala vědecká expedice snažící se šíření života zdokumentovat. Prvním popsaným obyvatelem se stal pakomár Diamesa zernyi, který přiletěl z okolních ostrovů, či byl přivát větrem. Nicméně již krátce po vynoření z vod Atlantiku byl Surtsey kolonizován mikroorganismy dopravenými větrem či mořskými proudy. Expedice také našla několik semen rostlin vyplavených na pobřeží vlnami. Při následující expedici byli nalezeni další zástupci nelétavého hmyzu. Vlny totiž na pobřeží ostrova vyvrhují kusy dřeva, rostlin i lidského odpadu (převážně plastů) unášeného v oceánu mořskými proudy. A byla to právě tato provizorní plavidla, na kterých se mohl hmyz na ostrov dostat. Další, jako například zástupci chvostoskoků (Collembola), se na ostrov dostali s vyplavenými zdechlinami zvířat. S postupem let se tak populace hmyzu i druhová pestrost zvětšovala. S tím začal postupně vznikat potravní řetězec, který umožnil osídlení ostrova některými druhy ptáků.

Ke svému překvapení našli biologové na jaře 1965 v severní části ostrova první cévnatou rostlinu, pomořanku přímořskou (Cakile maritima). Do té doby se domnívali, že se na ostrově uchytí mnohem dříve mechy a lišejníky. Na mechy přitom narazili až o dva roky později, kdy se na holých skalách začal objevovat jejich souvislý porost. V roce 1970 se k nim přidal i porost lišejníků. Od té doby se mechy a lišejníky rozšířily do všech koutů ostrova a dnes pokrývají v podstatě celý ostrov.

Během prvních dvaceti let existence ostrova se podařilo na ostrově objevit dvacet druhů rostlin, nicméně pouze deset z nich se v chudé sopečné půdě trvale zabydlelo. V roce 1998 byla na ostrově objevena první dřevina, vrba bobkolistá (Salix phylicifolia). Pozvolné obohacování sopečné půdy o organický materiál začalo vytvářet podmínky umožňující uchycení dalším druhům rostlin. K roku 2008 proto na ostrově dlouhodobě rostlo už třicet druhů rostlin a popsáno jich bylo 69 (na blízkém Islandu přitom roste přibližně 490 druhů rostlin). Od té doby se daří biologům objevit dva až pět nových druhů ročně. Je ale pravděpodobné, že se rychlost objevů v budoucnosti zmenší. Jak bude ostrov erodován a bude se zmenšovat, v určitý moment začne množství rostlin klesat.

Některé objevy vyvolávají na tváři úsměv. Například objevení rostlin brambor a rajčete. Zatímco u brambor se pravděpodobně jednalo o žert několika islandských mladíků ze sousedního ostrova, kteří se přes zákaz na Surtsey vylodili a brambory tam v roce 1977 zasadili, u rajčete se jednalo nejspíše o lidské selhání. Semínko totiž pocházelo z exkrementu, který nebyl odstraněn tak, jak by měl být. Ve snaze nenarušit přirozený proces kolonizace ostrova životem byly v obou případech rostliny okamžitě po objevení odstraněny.

Prvními pozorovanými hnízdícími ptáky byli zástupci buřňáků a alkounů. Ti svá hnízda vybudovali již tři roky po skončení erupcí. V současnosti na ostrově pravidelně sídlí okolo dvanácti párů. Již od dob vzniku ostrova byli v jeho okolí pozorováni racci, nicméně až do roku 1984 trvalo, než si na ostrově vytvořili svou stálou kolonii. V roce 2008 bylo pozorováno hnízdění čtrnácti druhů ptáků.

Byli to současně právě rackové, kteří měli významný dopad na dalším šíření života. Přítomnost racků totiž začala fungovat jako urychlovač osidlování. Ptáci začali ve svém trusu přinášet semena rostlin, cíleně nosili i kousky rostlin určených pro stavbu hnízd. Současně svým trusem (guánem) začali zúrodňovat chudou sopečnou půdu. Mršiny ptáků navíc posloužily jako zdroj potravy pro další živočichy, čímž se nabídka v potravním řetězci dále zvětšovala. Na své si tak začal přicházet i masožravý hmyz. S bohatší potravní nabídkou přišly na ostrov další formy života. V roce 1993 byla na Surtsey objevena první žížala, pravděpodobně přinesená ptákem ze sousedního Heimaey. O pět let později byl nalezen i první slimák. V současnosti jsou na ostrově i pavouci a různé druhy brouků.

Fotografie zachycuje vnitřní svah sopečného kráteru v roce 2007 při pohledu z lodě plující nedaleko ostrova Surtsey. Svahy kráteru jsou vlivem eroze v podstatě bez vegetace. V blízkosti linie pobřeží jsou naopak vidět mechy a na útesech bílé tečky – hnízdící rackové.Snímek CanonS2, licence CC BY-SA 2.0

Surtsey se stal také domovem mořských ploutvonožců. Na ostrově se úspěšně rozmnožuje tuleň kuželozubý (Halichoerus grypus) i tuleň obecný (Phoca vitulina). Přítomnost tuleňů následně přitahuje do příbřežních vod kosatky, které je loví, i ryby, které žijí na podmořských svazích ostrova.

V roce 2008 byl pro svou mimořádnost Surtsey s blízkými vodami prohlášen za památku UNESCO (za pročtení stojí v angličtině sepsaná zpráva k žádosti o ochranu). Celkem je chráněno 65 km² území. Oproti jiným památkám zde ale mají turisté smůlu. Ve snaze uchránit jedinečnost ostrova a dát možnost vědcům zkoumat přírodní procesy v nedotčené podobě je přístup na ostrov zakázán. Výjimku mají jen malé týmy vědců zkoumající přírodní procesy, které se na ostrově odehrávají. Jediná možnost, jak si ostrov prohlédnout z blízka, je během přeletu malého letadla nad samotným ostrovem, či z paluby lodě proplouvající kolem jeho břehů.

Vyjma mořem vyvrhovaných plastů je tak jediným dokladem lidské přítomnosti na ostrově starý maják a malá chatka vybavená několika postelemi, vysílačkou pro případ nouze a solárními panely. Slouží totiž jako základna pro vědecké expedice, i jako místo, kam se mohou přijít schovat případní trosečníci. V roce 2017 byla na ostrově vyvrtána dvojice vrtů, které mají v následujícím desetiletí sloužit jako vědecké observatoře umožňující pozorovat změny, ke kterým uvnitř ostrova dochází, a sledovat tepelný tok ostrovem. Můžeme se proto těšit, že tato unikátní přírodní laboratoř bude i nadále sloužit rozvoji lidského vědění.

Pro běžné návštěvníky je Surtsey uzavřen. Přístup na ostrov mají jen vědecké expedice. Turisté si proto mohou ostrov prohlédnout jen z dálky z lodě či z malého letadla.
Snímek Brian Gratwicke, licence CC BY 2.0

Proč k erupci došlo?

Sopečná činnost na Islandu je spojena s procesem deskové tektoniky. Ostrov totiž leží na rozbíhavém rozhraní středoatlantského hřbetu, na němž k povrchu vystupuje velké množství magmatu. Vznik magmatu pod Islandem je dále umocněn tavením svrchního pláště v místě horké plášťové skvrny, v níž je přenos tepla a tavení významnější než v jiných částech povrchu Země. Postupné vyvěrání a tuhnutí lávy tak dokázalo vytvořit přes 100 tisíc km² velký ostrov uprostřed bouřlivého Atlantického oceánu (pro srovnání, Česká republika zaujímá plochu přibližně 79 tisíc km²).

Schématická mapa zobrazuje Island a tlustou červenou čárou pozici, kudy přes ostrov prochází rozhraní litosférických desek (Severoamerické a Euroasijské desky). Západní a východní část Islandu jsou od sebe odtlačovány rychlostí desítek milimetrů za rok. Současně zde dochází k významné sopečné činnosti (vyznačeno odstíny hnědé).Ilustrace Psiĥedelisto a Chris.urs-o, upravil Chmee2, licence CC BY-SA 3.0

Na jižním okraji Islandu se nachází souostroví Vestmannaeyjar s ostrovem Surtsey. Protažený tvar souostroví napovídá, že vzniklo sopečnou činností na sérii prasklin, které prochází v severojižním směru skrze celý Island. Tato série prasklin se označuje jako Východní sopečná (či riftová) zóna. Jedná se o oblast, kde je Island trhán vedví, a to rychlostí necelých 2 cm/rok. Kůra je tak v této oblasti rozrušena a obsahuje řadu trhlin, po kterých může magma snadno vystupovat z hlubších partií Země k povrchu. V této zóně se nachází řada aktivních sopek, například Katla, Hekla, Laki, nebo třeba i Eyjafjallajökull či Bárðarbunga, dvojice sopek, které byly aktivní v minulých letech (2010, respektive 2014-2015).

Souostroví se tak nachází v místě, kde sopečné erupce nejsou nic neobvyklého. Velké množství tepla pod povrchem totiž umožňuje vznik magmatu a série prasklin dovoluje jeho relativně snadný výstup k povrchu. Dá se proto předpokládat, že sopky v souostroví Vestmannaeyjar ještě neřekly své poslední slovo. Těžko odhadovat, kdy dojde k další sopečné erupci (v současnosti neexistuje metoda, jak erupce přesně předpovídat), ale můžeme si být docela jisti, že k sopečné činnosti v této části světa opětovně v budoucnu dojde.

Licence

Text je uvolněn pod svobodnou licencí. Při převzetí textu prosím uveďte: „Autor textu Petr Brož (Geofyzikální ústav AV ČR), psáno pro časopis Vesmír, licence CC-BY-SA 3.0.”