Wulkany od tysiącleci zaślepiły ludzi, pozostawiając całe miasta pod wpływem ich niszczycielskich erupcji. Ale w porównaniu z innymi formami klęsk żywiołowych, wulkany oferują wiele cichych wskazówek prowadzących do ich zniszczenia. Teraz nowe osiągnięcia w systemach monitorowania wulkanów umożliwiają naukowcom wąchanie, prognozowanie i planowanie erupcji z większą precyzją niż kiedykolwiek wcześniej.
powiązana zawartość
- Jak trzęsienia ziemi i wulkany ujawniają bijące serce planety
„Jesteśmy teraz w stanie umieścić na wulkanach bardzo precyzyjne instrumenty do monitorowania rodzajów emitowanych gazów, co daje nam wskazówkę co do tego, gdzie znajduje się magma w systemie”, mówi Marie Edmonds, wulkanolog z University of Cambridge, który pracuje wśród wściekłych wulkanów od około 15 lat. „Widzimy trendy w danych dotyczących erupcji, które wkrótce się zdarzają.”
Edmonds jest częścią międzynarodowej grupy o nazwie Deep Carbon Observatory, która pracuje nad umieszczeniem nowo opracowanych czujników gazu na 15 spośród 150 najbardziej aktywnych wulkanów na Ziemi do 2019 r., Aby poprawić ich zdolność do prognozowania różnych rodzajów erupcji na całym świecie. W ubiegłym tygodniu Deep Carbon Observatory wydało interaktywną wizualizację, częściowo wspieraną przez Globalny program wulkanizmu Smithsonian Institution, który pozwala społeczeństwu oglądać wizualizacje historycznych danych wulkanicznych ewoluujących w czasie.
Wizualizacja pozwala również obserwatorom śledzić rozwój nowych czujników. Czujniki te nieustannie mierzą dwutlenek węgla, dwutlenek siarki i parę wodną wydobywającą się z wulkanów i są umieszczane w dużych skrzyniach i zakopywane pod ziemią z antenami na powierzchni. W ostatnich latach postępy w dziedzinie elektroniki sprawiły, że stały się one bardziej precyzyjne i niedrogie, umożliwiając naukowcom korzystanie z nich częściej na całym świecie.
Jednak umieszczenie tych czujników na aktywnych wulkanach nie jest pozbawione ryzyka. Badacze muszą nosić kombinezony odblaskowe, aby chronić skórę przed nadmiernym ciepłem, oraz maski przeciwgazowe, aby uchronić płuca przed oparzeniem się przez żrące gazy - czasem po przebyciu długich odległości przez odległe regiony, aby dotrzeć do miejsca. Ale Edmond twierdzi, że potencjalne korzyści, jakie taka praca może przynieść dla zagrożonej populacji, sprawiają, że bardziej niebezpieczne części pracy są warte zachodu.
„Wspaniale jest wiedzieć, że robisz coś, co naprawdę pomaga ludziom”, mówi Edmonds. „Zastanawiasz się nad tym, co robisz, ponieważ czasem jest to niebezpieczne, ale naprawdę to lubię.”
Wulkanolog Tobias Fischer z University of New Mexico schodzi po stromej ścianie krateru energicznie odgazowującego wulkanu Gareloi na Wyspach Aleutów Zachodnich, aby pobrać próbkę gazu wulkanicznego. (Taryn Lopez, University of Alaska Fairbanks) W ubiegłym miesiącu naukowcy z zespołu Edmondsa przymocowali jeden z czujników do drona i w krótkim czasie zmierzyli emisje z odległego wulkanu w Papau Nowej Gwinei, demonstrując inną niedawno opracowaną technikę wykorzystywaną do zbierania migawek aktywności wulkanicznej. Migawki te, zebrane w wielu różnych typach wulkanów, pomagają naukowcom lepiej zrozumieć złożoność działań prowadzących do erupcji. (Tym, czego drony nie mogą zrobić, są jednak pomiary długoterminowe).
Czujniki gazu pomagają prognozować erupcje, ponieważ wraz ze wzrostem magmy powstałe w wyniku uwolnienia ciśnienia nad głowami odkamieniają gazy rozpuszczone w magmie. Dwutlenek węgla wydobywa się stosunkowo wcześnie, a gdy magma ślizga się wyżej, dwutlenek siarki zaczyna się dymić. Naukowcy wykorzystują stosunek tych dwóch gazów, aby określić, jak blisko magma zbliża się do powierzchni ziemi i jak blisko może być erupcja.
W miarę wzrostu magmy przepycha ona także przez skały w skorupie i powoduje drobne trzęsienia ziemi, które zwykle nie są odczuwalne przez ludzi powyżej, ale wykrywalne za pomocą czułego sprzętu sejsmicznego. Zespół Edmondsa często łączy czujniki gazu ze stacjami sejsmicznymi i wykorzystuje dane w tandemie do badania wulkanów
Robin Matoza, badacz z University of California w Santa Barbara, który nie jest zaangażowany w badania Edmonda, zgadza się, że postęp technologiczny w ostatnich latach drastycznie poprawił zdolność badaczy do zrozumienia wewnętrznego działania wulkanów i zachowań prowadzących do erupcji. W miejscach, w których jego zespół miał kiedyś tylko kilka stacji sejsmicznych, mogą teraz zainstalować 10 lub więcej ze względu na mniejszy rozmiar i rosnącą przystępność technologii. Zdaniem Matozy zdolność do obliczania zgromadzonych danych również uległa poprawie w ostatnich latach.
„Teraz jesteśmy w stanie z łatwością przechowywać dane sejsmiczne na wiele lat tylko na małej pamięci flash” - mówi Matoza, który bada sygnały sejsmiczne uwalniane przez wulkany przed erupcją. „Dzięki temu możemy łatwo wyszukiwać duże dane i dowiedzieć się więcej o procesach w nich zawartych”.
Naukowcy z zespołu Marie Edmond przygotowują się do lądowania drona po locie przez pióropusz gazu wulkanu Ulawun w Papau Nowej Gwinei. Podczas lotu instrumenty zamontowane na dronie mierzyły proporcje gazu w pióropuszu gazu. (Kila Mulina, Rabaul Volcano Observatory, Papua Nowa Gwinea) Aby uzupełnić informacje o gazie i dane sejsmiczne na szerszą skalę, naukowcy wykorzystują satelity do badania erupcji z góry. Wulkanolodzy z Alaska Volcano Observatory w Anchorage i Fairbanks regularnie zbierają ten zestaw danych dotyczących gazu, danych sejsmicznych i satelitarnych, monitorując około 25 wulkanów w całym stanie i oferując wczesne ostrzeżenia mieszkańcom.
Na przykład wydali serię ostrzeżeń w miesiącach poprzedzających erupcję Mount Redbout w 2009 r., Około 110 mil (180 km) na południowy zachód od Anchorage. Ściśle współpracują również z Federalną Administracją Lotniczą, aby pomóc wykryć zagrożenia lotnicze podczas erupcji.
Z czasem naukowcy zgadzają się, że satelity będą coraz bardziej przydatne w gromadzeniu danych w dużych regionach. Ale w tej chwili satelity są mniej precyzyjne i nie tak niezawodne jak inne narzędzia, po części dlatego, że nie zbierają danych tak szybko i nie działają dobrze podczas pochmurnej pogody.
„Możesz przelecieć satelitę nad wulkanem i zasłonić go chmurami” - mówi Matt Haney, wulkanolog z obserwatorium wulkanu Alaska. „Wyobrażam sobie, że w przyszłości zostaną wystrzelone nowe satelity, które będą jeszcze mocniejsze”.
Pomimo wyzwań związanych z tą pracą, Edmonds twierdzi, że łatwiej jest przewidzieć erupcje wulkanów niż niektóre inne zagrożenia z powodu szeregu znaków ostrzegawczych poprzedzających erupcje w porównaniu z niektórymi trzęsieniami ziemi i innymi nagłymi katastrofami. I chociaż naukowcy mogą nie być w stanie przewidzieć dokładnego dnia lub godziny, kiedy nastąpi erupcja, szybko postępująca technologia popycha ich w tym kierunku.
„Im więcej instrumentów i więcej czujników tylko przyczynia się do naszego zestawu narzędzi”, mówi Edmonds. „Jesteśmy o krok bliżej”.
