Στις 12 Αυγούστου 1986, στις 9.30 μμ., ένα νέφος από διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) και σταγονίδια νερού αναδύθηκε από τη λίμνη Nyos (Lake Nyos) στο Καμερούν. Αυτή η θανατηφόρα πάχνη σάρωσε τις γειτονικές κοιλάδες, σκοτώνοντας 1800 ανθρώπους, χιλιάδες βοοειδή και πολλά άλλα ζώα και πουλιά.

Οι ιθαγενείς απέδωσαν την καταστροφή στο οργισμένο πνεύμα μιας μυθικής γυναίκας της τοπικής παράδοσης, η οποία κατοικεί στις λίμνες και στα ποτάμια. Αντίθετα, οι επιστήμονες ήταν έντονα προβληματισμένοι για την αιτία και το μηχανισμό αυτού του τραγικού και μυστηριώδους γεγονότος.

Η λίμνη Nyos (Καμερούν). Photo: Degassing Nyos.

Η λίμνη Nyos (Καμερούν, 1995). Photo: Degassing Nyos.

Η λίμνη Nyos βρίσκεται στο δυτικό Καμερούν, κοντά στη Νιγηρία (δυτική Αφρική). Ανήκει στο Ηφαιστειακό Πεδίο Oku (Oku Volcanic Field), στο βόρειο άκρο της Ηφαιστειακής Ζώνης του Καμερούν (Cameroon Volcanic Line). Αυτή η γραμμική ζώνη χαρακτηρίζεται από λέπτυνση του στερεού φλοιού και περιλαμβάνει διάφορα ενεργά ηφαίστεια, μεταξύ αυτών το στρωματοηφαίστειο όρος Καμερούν.

Το Ηφαιστειακό Πεδίο Oku περιέχει πολυάριθμους βασαλτικούς κώνους σκωριών και maar. Η λίμνη Nyos είναι ένας κρατήρας maar που σχηματίστηκε από μία υδροηφαιστειακή έκρηξη πριν από 400 χρόνια. Στην ίδια περιοχή υπάρχουν περίπου 30 παρόμοιοι κρατήρες.

Η γεωγραφική και γεωτεκτονική θέση της Ηφαιστειακής Ζώνης του Καμερούν, του Ηφαιστειακού Πεδίου Oku και της λίμνης Nyos. Photo: USGS, Volcanoworld.

Η λίμνη Nyos έχει έκταση 1.5 km² και βάθος πάνω από 200 m. Στο δυτικό Καμερούν το μέσο ετήσιο ύψος βροχής είναι 2.5 m. Στις περιόδους βροχής, το νερό της λίμνης υπερχειλίζει και, δια μέσου ενός ανοίγματος στη βόρεια πλευρά του κρατήρα, κατευθύνεται στην κοιλάδα προς το χωριό Nyos.

Το νερό της λίμνης έχει συνήθως ένα όμορφο βαθύ γαλάζιο χρώμα. Μετά την έκρηξη όμως τον Αύγουστο του 1986 πήρε ένα βρώμικο καστανοκόκκινο χρώμα, προφανώς λόγω της οξείδωσης των κατώτερων υδάτινων στρωμάτων της λίμνης, τα οποία ανήλθαν προς την επιφάνεια κατά τη διάρκεια του επεισοδίου.

Βαθυμετρικοί χάρτες της λίμνης Nyos. Photo: Degassing Nyos.

Τα νερά της λίμνης Nyos πριν και μετά την έκρηξη της 12ης Αυγούστου 1986. Photo: BBC.

Η λίμνη Nyos μετά την έκρηξη της 12ης Αυγούστου 1986. Photo: Francis, Lockwood JP., Lockwood JP.

Το νέφος του διοξειδίου του άνθρακα (CO₂) διέφυγε απότομα από το νότιο τμήμα του πυθμένα της λίμνης Nyos και ξεπήδησε σαν πίδακας με ταχύτητα 100 km/hr. Αρχικά περιέβαλε σπίτια που ήταν μέσα στον κρατήρα σε υψόμετρο 120 m πάνω από την επιφάνεια της λίμνης.

Ακολούθως υπερπήδησε τα τοιχώματα του κρατήρα και, δεδομένου ότι το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) είναι 1.5 φορά βαρύτερο από τον αέρα, η αέρια μάζα κινήθηκε έρπωντας στην επιφάνεια του εδάφους. Έχοντας πάχος 50 m και ταχύτητα 20-50 km/hr όρμησε κατηφορικά στις κοιλάδες βόρεια της λίμνης. Tο θανατηφόρο αέριο σκέπασε την περιοχή σε απόσταση 23 km επιφέροντας τον ξαφνικό θάνατο σε 1800 ανθρώπους στα χωριά Nyos, Kam, Cha και Subum.

Τα περισσότερα θύματα δεν είχαν τραύματα και έδειχναν ότι πέθαναν από ασφυξία στον ύπνο τους. Όσοι διασώθηκαν ανέφεραν ότι άκουσαν ένα δυνατό θόρυβο και είδαν λάμψεις να προέρχονται από τη λίμνη.

Το θανατηφόρο νέφος CO₂. Photo:

Η λίμνη Nyos και τα γειτονικά χωριά.

Η πορεία του θανατηφόρου νέφους CO₂.  Photo:

Ένα από τα 3.500 περίπου βοοειδή και κατοικίδια που πέθαναν από ασφυξία. Photo: Lockwoood JP.

Μετά την καταστροφή της 12^ης Αυγούστου 1986, πολλοί επιστήμονες επισκέφτηκαν την λίμνη Nyos για να ερευνήσουν τα αίτια που προκάλεσαν αυτήν την παράδοξη εκπομπή του διοξειδίου του άνθρακα (CO₂). Οι απόψεις ήταν διχασμένες. Η μία άποψη υποστήριζε ότι το CO₂ απελευθερώθηκε από μία ξαφνική έκρηξη. Η άλλη άποψη υποστήριζε ότι το CO₂ ήταν συσσωρευμένο στα κατώτερα επίπεδα της λίμνης και απελευθερώθηκε απότομα από την άνοδο των κατώτερων υδάτινων στρωμάτων στην επιφάνεια με κάποιο ανεξήγητο μηχανισμό.

Ήταν γνωστό ότι η λίμνη Nyos είναι μία ηφαιστειακή λίμνη, δηλαδή βρίσκεται πάνω από μία πηγή που παράγει CO₂ και άλλα ηφαιστειακά αέρια. Έτσι τα νερά της λίμνης ήταν εξαιρετικά πλούσια σε διαλελυμένο CO₂. Εντούτοις, το αέριο δεν διαφεύγει στην ατμόσφαιρα, αλλά παραμένει σε διάλυση στα κατώτερα στρώματα της λίμνης. Ο λόγος είναι η πίεση. Το βάρος των υπερκείμενων στρωμάτων νερού ασκεί σημαντική πίεση στα κατώτερα στρώματα, η οποία αναγκάζει το CO₂ να διαλύεται στο νερό και να μη διαφεύγει προς την επιφάνεια με τη μορφή αέριων φυσαλίδων. Το ίδιο ακριβώς συμβαίνει και στην περίπτωση ενός μπουκαλιού σόδας ή άλλου ανθρακούχου ποτού, όπου το καπάκι εμποδίζει το CO₂ από το να παράγει φυσαλίδες στο μπουκάλι. Υπολογίζεται ότι στο βάθος των 200 m, όπου βρίσκεται ο πυθμένας της λίμνης, η πίεση είναι τόση ώστε 1 λίτρο νερού μπορεί να περιέχει σε διάλυση μέχρι και 5 λίτρα CO₂.

Πριν από δύο χρόνια, στις 15 Αυγούστου 1984, μία παρόμοια λιμναία έκρηξη (limnic eruption), όπως χαρακτηριστικά ονομάζεται αυτός ο τύπος διαφυγής αερίων, συνέβη στην λίμνη Monoun που βρίσκεται σε απόσταση 30 km από τη λίμνη Nyos, σκοτώνοντας 34 ανθρώπους. Τότε, οι επιστήμονες υποστήριξαν ότι η αιτία ήταν κάποια κατολίσθηση ή κάποιος σεισμός ή η υπερβολική βροχόπτωση. Κάποια από αυτές τις αιτίες ανατάραξε τα νερά της λίμνης, έτσι ώστε τα κατώτερα στρώματα νερού που ήταν πλούσια σε CO₂ να ανέβουν προς την επιφάνεια, με αποτέλεσμα να απελευθερωθεί το CO₂ λόγω μείωσης της πίεσης.

Το διάγραμμα δείχνει τη διαλυτότητα του CO₂ στο νερό, η οποία αυξάνει με βάθος (αυξάνεται η πίεση). Όταν για κάποιο λόγο μειωθεί η πίεση (ή αυξηθεί δραματικά η συγκέντρωση του CO₂), τότε σχηματίζονται αέριες φυσαλίδες. Photo: Degassing Nyos.

Όταν λοιπόν συνέβη το περιστατικό στη λίμνη Nyos οι ίδιο επιστήμονες υποστήριξαν την ίδια άποψη, ενώ άλλοι απέδωσαν το φαινόμενο σε ηφαιστειακή έκρηξη που παρήγαγε το αέριο. Σήμερα, επικρατεί η πρώτη άποψη, δηλαδή, ότι τα κατώτερα στρώματα της λίμνης ήρθαν με κάποιο τρόπο στην επιφάνεια απελευθερώνοντας το CO₂ που περιείχαν.

Ένδειξη κατολίσθησης ή σεισμού δεν υπήρξε, γι΄αυτό πολλοί επιστήμονες υποθέτουν ότι η πιθανότερη αιτία είναι η απότομη συσσώρευση των βρόχινων υδάτων στη λίμνη, η οποία προκάλεσε την ανατροπή των στρωμάτων. Συγκεκριμένα, μπορεί οι δυνατοί άνεμοι του Αυγούστου να μετέφεραν τα νερά της βροχής στη μία πλευρά της λίμνης. Η μάζα αυτή του βρόχινου νερού, όντας ψυχρότερη από το θερμό νερό της λίμνης, καταβυθίστηκε από τη μία πλευρά της λίμνης, μετατοπίζοντας έτσι τα κατώτερα στρώματα.

Αυτή η κυκλική μεταφορά (convective overturn) των κατώτερων στρωμάτων νερού προς την επιφάνεια είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της πίεσης, με συνέπεια την απόμειξη (exsolution) του διαλελυμένου CO₂ και τη δημιουργία αέριων φυσαλίδων με ταχύτατο ρυθμό. Τώρα, το μίγμα νερού-φυσαλίδων έχει μικρότερη πυκνότητα, οπότε ανεβαίνει γρηγορότερα, αποσυμπιέζεται και παράγει φυσαλίδες με ακόμη ταχύτερο ρυθμό. Με άλλα λόγια, από τη στιγμή που κάποιο αίτιο προκαλεί την παραγωγή αέριων φυσαλίδων, συμβαίνει μία αλυσιδωτή αντίδραση, η οποία οδηγεί στη μαζική παραγωγή και βίαιη απελευθέρωση του αέριου CO₂. Στο συμβάν της 12^ης Αυγούστου 1986, το αέριο που διέφυγε από τη λίμνη Nyos ήταν τόσο, ώστε η στάθμη της επιφάνειας κατέβηκε κατά ένα μέτρο.

Μετά την καταστροφή ξεκίνησαν μελέτες για την αποφυγή παρόμοιων περιστατικών στο μέλλον. Οι μελέτες έδειξαν ότι τόσο η λίμνη Nyos όσο και η λίμνη Monoun περιέχουν τεράστιες ποσότητες CO₂ (30 και 10 εκατομμύρια m³ αντίστοιχα). Επιπλέον, διοξείδιο του άνθρακα προστίθεται συνεχώς με τέτοιο ρυθμό, ώστε τα κατώτερα στρώματα των λιμνών θα κορεστούν σε CO₂ σε λίγα χρόνια. Έτσι, οποιαδήποτε διαταραχή στην ιδιαίτερα ασταθή κατάσταση των λιμνών θα ξαναπυροδοτούσε παρόμοια φαινόμενα.

Προτάθηκε, λοιπόν, ένα φιλόδοξο σχέδιο ελεγχόμενης απαέρωσης των λιμνών, κατά το οποίο θα απελευθερώνονταν σταδιακά το CO₂. Η μέθοδος ήταν απλή και αποτελούνταν από ένα σύστημα σωληνώσεων από τον πυθμένα μέχρι την επιφάνεια. Μία μικρή αντλία αντλεί το νερό από τα κάτω στρώματα (βλέπε σχήμα, 1). Κατά την άνοδο, το νερό, λόγω μείωσης της πίεσης, γίνεται κορεσμένο σε CO₂, δημιουργούνται φυσαλίδες και, ως εκ τούτου η πυκνότητά του μειώνεται. Από αυτό το σημείο η άνοδος συνεχίζεται από μόνη της, λόγω της διαρκώς μειούμενης πυκνότητας, και δεν χρειάζεται την υποβοήθηση της αντλίας (βλέπε σχήμα, 2). Η διαστολή των φυσαλίδων, καθώς ανέρχεται η στήλη του νερού, προωθεί τη ροή του μίγματος νερό-αέριο, εφόσον υπάρχει διαλελυμένο αέριο.

Το πειραματικό στάδιο, το 1992 στη λίμνη Monoun και το 1995 στη λίμνη Nyos, έδειξε ότι η μέθοδος αυτή θα μπορούσε να έχει επιτυχές αποτέλεσμα. Το πρόγραμμα ξεκίνησε το 2001 και βρίσκεται σήμερα σε εξέλιξη.

Η αρχή λειτουργίας της μεθόδου απαέρωσης των λιμνών Nyos και Monoun από το CO₂. Photo: Degassing Nyos.

Άντληση νερού στη λίμνη Nyos. Photo: Degassing Nyos.

Εγκατάσταση του συστήματος σωληνώσεων.  Photo: Degassing Nyos.

Η στήλη νερού στη λίμνη Nyos (3.10.2007). Photo: Degassing Nyos.

Το διάγραμμα δείχνει την πτώση της συγκέντρωσης του CO₂ στη λίμνη Monoun.  Photo: Degassing Nyos.

Το διάγραμμα προβλέπει την ολοκλήρωση του προγράμματος απαέρωσης στη λίμνη Nyos. Photo: Degassing Nyos.