Redaktoriaus pastaba: Šioje savaitinėje serijoje „LiveScience“ tiria, kaip technologijos skatina mokslinius tyrinėjimus ir atradimus.
Vulkanų stebėjimas yra sunkus pasirodymas. Jūs jau supratote, kas vyksta, tačiau per daug priartėti yra mirtinas pasiūlymas.
Laimei, dėl technologijos tapo lengviau nei bet kada anksčiau laikyti skirtukus ant žemės ir pelenų kalnų visame pasaulyje. Didžioji šios technologijos dalis leidžia tyrėjams atsiriboti (net stebėti ugnikalnius iš kosmoso) ir atidžiai stebėti ugnikalnių veiklą. Kai kurios iš šių technologijų gali net prasiskverbti pro debesų suplanuotas ugnikalnio viršūnes, leisdamos tyrėjams „pamatyti“ žemės pokyčius, kurie galėtų signalizuoti apie gresiantį išsiveržimą ar pavojingą lavos kupolo griūtį.
„Jums patinka turėti kelis informacijos šaltinius, kad padidintumėte savo sugebėjimą suprasti, kas vyksta“, - sakė Jungtinės Karalystės Redingo universiteto Aplinkos sistemų mokslo centro direktorius Geoffas Wadge'as.
Nešvankus darbas
Vulkanų stebėjimas buvo reikalingas norint, kad batai būtų ant žemės. Natūralus lauko darbas, žinoma, vis dar vyksta šiandien, tačiau dabar mokslininkai turi daug daugiau priemonių, leidžiančių stebėti pokyčius visą parą.
Pavyzdžiui, tyrėjams vienu metu teko pulti į ugnikalnių dujų angą, ištraukti buteliuką, kad būtų galima sugauti dujas, ir tada išsiųsti uždarą butelį į laboratoriją analizei. Ši technika buvo daug laiko reikalaujanti ir pavojinga, turint omenyje, kad daugybė ugnikalnių dujų yra mirtinos. Dabar mokslininkai daug dažniau kreipiasi į šių nešvarių darbų technologijas. Pavyzdžiui, ultravioletinių spindulių spektrometrai matuoja ultravioletinės saulės spinduliuotės kiekį, kurį saulės spinduliai sugeria ugnikalnio pliūpsniu. Šis matavimas leidžia tyrėjams nustatyti sieros dioksido kiekį debesyje.
Kitas įrankis, naudojamas Havajų ugnikalnių observatorijoje nuo 2004 m., Yra Furjė transformacijos spektrometras, kuris veikia panašiai, tačiau naudoja infraraudonąją šviesą, o ne ultravioletinę. Ir vienas iš naujausių observatorijos triukų sujungia ultravioletinių spindulių spektrometriją su skaitmenine fotografija, naudojant kameras, kurios lauke gali užfiksuoti kelis dujų matavimus per minutę. Visa ši informacija apie dujas padeda tyrėjams išsiaiškinti, kiek magmos yra po ugnikalniu ir ką ji daro.
Judėjimo matavimas
Kiti aukštųjų technologijų metodai seka ugnikalnio sukeltą žemės judėjimą. Žemės deformacija aplink ugnikalnį gali signalizuoti apie gresiantį išsiveržimą, kaip ir žemės drebėjimai. Havajų vulkanų observatorijoje yra daugiau nei 60 pasaulinės padėties nustatymo sistemos (GPS) jutiklių, stebinčių judėjimą valstijos aktyviose ugnikalnių vietose. Šie GPS jutikliai nedaug skiriasi nuo jūsų automobilio navigacijos sistemos ar telefono jutiklių, tačiau yra jautresni.
Tiltometrai, kurie yra būtent tokie, kaip jie skamba, matuoja, kaip žemė pasvirusi ugnikalnio srityje, tai dar viena signalinė lemputė, rodanti, kad kažkas gali maišytis po žeme.
Stebėti ugnį danguje yra patogu ir norint stebėti ugnikalnių pokyčius. Palydoviniai vaizdai gali parodyti net nedidelį aukščio pokyčius žemėje. Viena populiari technika, vadinama interferometriniu sintetinės apertūros radaru (arba InSAR), apima du ar daugiau palydovinių vaizdų, nufotografuotų iš tos pačios vietos orbitoje skirtingu metu. Pokyčiai, kaip greitai palydovo radaro signalas grįžta į kosmosą, parodo subtilius deformacijas Žemės paviršiuje. Naudodamiesi šiais duomenimis, mokslininkai gali sudaryti žemėlapius, rodančius žemės pokyčius iki centimetro.
Palydovai pro ugnikalnius praeina tik kaskart, tačiau geriausiu atveju vaizdus galima apriboti tik kas 10 dienų, „Wadge“ pasakojo „LiveScience“. Siekdami kompensuoti, tyrėjai dabar dislokuoja antžeminį radarą, panašų į radarą, naudojamą orų stebėjimui, kad galėtų stebėti ugnikalnių aktyvumą. Wadge'as ir jo kolegos sukūrė vieną įrankį, vadinamą bet kokio oro ugnikalnių topografijos vaizdavimo jutikliu (ATVIS), kuris naudoja debesis, kurių dažnis yra milimetras, kad prasiskverbtų iš debesų, kurie dažnai apgaubia ugnikalnio viršūnes iš vaizdo. Su ATVIS mokslininkai gali „stebėti“, ar ugnikalniuose susidaro lavos kupolai ar pamažu augantys patinimai.
"Lavos kupolai yra labai pavojingi, nes jie išpila šią labai klampią lavą į didelę krūvą ir galiausiai ji suyra. Tai darydamas jis sukuria pyroclastinę tėkmę", - teigė Wadge'as.
Pirolastinė tėkmė yra mirtina, greitai tekanti karštų uolienų ir dujų upė, per kelias minutes galinti nužudyti tūkstančius.
Wadge'as ir jo kolegos išbando ATVIS vulkaniškai aktyviame Vakarų Indijos saloje Montserrate. Nuo 1995 m. Saloje esantis Soufriere Hills ugnikalnis periodiškai išsiveržė.
Radaro matavimai taip pat gali sekti išlydytos lavos srautus iš kosmoso, sakė Wadge'as. Nors palydovas gali praeiti tik kas kelias dienas, radaro prietaisai gali tiksliai nustatyti vietas iki kelių pėdų (nuo 1 iki 2 metrų). Sudėjus vaizdus, paimtus iš lėto judančio lavos srauto iš kosmoso, galima parodyti „filmo stiliaus“ seką, kaip srautas progresuoja, sakė Wadge'as.
Pažangiausios technologijos
Vis daugiau mokslininkų kreipiasi į nepilotuojamus dronus, norėdami prisiartinti prie ugnikalnio ir tuo pačiu apsaugoti žmones nuo žalos. 2013 m. Kovo mėn. NASA išskrido 10 nuotoliniu būdu valdomų nepilotuojamų dronų misijų į Kosta Rikos Turrialbos ugnikalnio pliūpsnį. 5 svarų (2,2 kilogramo) dronuose buvo vaizdo kameros, filmuojančios tiek matomoje, tiek infraraudonoje šviesoje, sieros dioksido davikliais, dalelių davikliais ir oro mėginių ėmimo buteliais. Tikslas yra naudoti duomenis iš tinko, siekiant pagerinti kompiuterines prognozes apie ugnikalnių pavojus, tokius kaip „vog“ ar toksišką vulkaninį smogą.
Retkarčiais technologijos gali sugauti išsiveržimą, kurio niekas kitaip nebūtų pastebėjęs. Gegužės mėn. Aliaskos nuotolinis Klivlando ugnikalnis pūtė savo viršų. Vulkanas yra Aleuto salose, toks atokus, kad nėra seisminių tinklų, stebinčių sprogimus. Tačiau išsiveržimai gali sutrikdyti keliones oro transportu, todėl labai svarbu, kad tyrėjai žinotų, kada įvyksta sprogimas. Norėdami stebėti užimtą Klivlando ugnikalnį, Aliaskos ugnikalnio observatorijos mokslininkai naudoja infragarsą, kad aptiktų žemo dažnio rumblings žemiau žmogaus klausos diapazono. Gegužės 4 d. Ši technika leido mokslininkams aptikti tris sprogimus iš neramaus ugnikalnio.
Kitu nuotolinio ugnikalnio aptikimo atveju 2012 m. Rugpjūčio mėn. Naujosios Zelandijos karališkajame jūrų laivyne laivas pranešė apie plaukiojantį pemzos salą, kurios ilgis 300 mylių (482 km) ilgio Ramiajame vandenyne. Pemzos kilmė greičiausiai būtų buvusi paslaptis, tačiau Denkano universiteto vulkanologas Erikas Klemetti ir NASA vizualizatorius Robertas Simmonas ėjo šaltiniu besislapstydami. Du mokslininkai ištisus mėnesius ieškojo palydovinės nuotraukos iš NASA „Terra“ ir „Aqua“ palydovų ir rado pirmąjį išsiveržimo užuominą: pelenų pilką vandenį ir ugnikalnio pliūpsnį povandeniniame ugnikalnyje, vadinamame Havro pajūryje 2012 m. Liepos 19 d.
„Jei nežinotumėte, kur ieškoti, būtumėte praleidę“, - „LiveScience“ pasakojo Klemetti. Palydoviniai vaizdai, kartu su kita technologine pažanga, leido vulkanologams aptikti daugiau išsiveržimų nei bet kada anksčiau, sakė jis.
„Grįždami atgal prieš 25 metus, yra daugybė vietų, kur mes net negalėtume žinoti, kad įvyko išsiveržimas“, - teigė Klemetti.
