Nota editorului: În această serie săptămânală, LiveScience explorează modul în care tehnologia conduce explorarea și descoperirea științifică.
Monitorizarea vulcanilor este un concert dur. Trebuie să știi ce se întâmplă - dar să te apropii prea mult este o propunere mortală.
Din fericire, tehnologia a făcut mai ușor ca niciodată păstrarea filelor pe munții de magmă și scrumuri de pe glob. O mare parte din această tehnologie permite cercetătorilor să își păstreze drumul înapoi (chiar urmărind vulcani din spațiu), în același timp, să păstreze cu ochii atenți asupra activității vulcanice. Unele dintre aceste tehnologii pot pătrunde chiar și pe vârfurile de vulcani plini de nori, permițând cercetătorilor să „vadă” schimbări la sol care ar putea semnala o erupție iminentă sau o prăbușire periculoasă a cupolei de lavă.
"Îți place să ai mai multe surse de informații pentru a-ți maximiza capacitatea de a înțelege ce se întâmplă", a spus Geoff Wadge, directorul Centrului de Știință a Sistemelor de Mediu din cadrul Universității din Reading din Regatul Unit.
O meserie gazoasă
Monitorizarea vulcanilor obișnuia să fie o problemă pentru a obține cizme pe pământ. Lucrările de teren în persoană încă se întâmplă astăzi, desigur, dar acum oamenii de știință au la dispoziție mult mai multe instrumente pentru a urmări schimbările în continuu.
De exemplu, cercetătorii au fost nevoiți să se soldeze la orificiile de evacuare a gazelor vulcanice, să scoată o sticlă pentru a capta gazul, apoi să trimită sticla sigilată la un laborator pentru analiză. Această tehnică consumă mult timp și este periculoasă, având în vedere că un număr mare de gaze vulcanice sunt mortale. Acum, oamenii de știință apelează mult mai mult la tehnologie pentru aceste locuri de muncă murdare. Spectrometrele ultraviolete, de exemplu, măsoară cantitatea de lumină ultravioletă provenită de la lumina soarelui absorbită de un penaj vulcanic. Această măsurare permite cercetătorilor să determine cantitatea de dioxid de sulf din nor.
Un alt instrument, folosit la Observatorul Vulcanului din Hawaii din 2004, este spectrometrul de transformare Fourier, care funcționează similar, dar folosește lumină infraroșie în loc de ultraviolete. Și unul dintre cele mai noi trucuri ale observatorului combină spectrometria ultravioletă cu fotografia digitală, folosind camere care pot capta mai multe măsurători de gaz pe minut în câmp. Toate aceste informații despre gaz îi ajută pe cercetători să-și dea seama cât de multă magmă se află sub vulcan și ce face acea magmă.
Mișcarea de măsurare
Alte tehnici de înaltă tehnologie urmăresc mișcarea solului declanșată de vulcani. Deformația solului în jurul unui vulcan poate semnala o erupție iminentă, la fel ca cutremurele. Observatorul Vulcanilor din Hawaii are peste 60 de senzori de sistem de poziționare globală (GPS), care urmăresc mișcările pe site-urile vulcanice active ale statului. Acești senzori GPS nu sunt foarte diferiți de cei din sistemul de navigație al mașinii sau din telefon, dar sunt mai sensibili.
Tiltometrele, care sunt exact cum sună, măsoară modul în care pământul se înclină într-o zonă vulcanică, un alt semn indicativ că ceva se poate agita sub pământ.
A avea un ochi pe cer este de asemenea util pentru urmărirea modificărilor vulcanice. Imaginile prin satelit pot dezvălui modificări chiar și minime la sol. O tehnică populară, numită radar cu diafragmă sintetică interferometrică (sau InSAR), implică două sau mai multe imagini de satelit luate de pe același loc în orbită în momente diferite. Modificările în cât de repede semnalul radar al satelitului revine în spațiu relevă deformări subtile pe suprafața Pământului. Folosind aceste date, oamenii de știință pot crea hărți care arată modificări ale solului până la centimetru.
Sateliții trec doar vulcanii de fiecare dată, cu toate acestea, limitând vizualizarea la cel mult 10 zile în cel mai bun caz, a spus Wadge pentru LiveScience. Pentru a compensa, cercetătorii desfășoară acum un radar bazat pe sol, similar cu radarul folosit pentru urmărirea vremii, pentru a urmări activitatea vulcanică. Wadge și colegii săi au dezvoltat un instrument, numit senzor de imaginație topografică a tuturor vulcanilor (ATVIS), care folosește valuri cu frecvențe de doar milimetri pentru a pătrunde în norii care adesea acoperă vârfuri vulcanice din vedere. Cu ATVIS, oamenii de știință pot „urmări” formarea de cupole de lavă, sau umflături crescând treptat, pe vulcani.
"Cupolele de lavă sunt foarte periculoase, pentru că turnă această lavă extrem de vâscoasă într-o grămadă mare și, în cele din urmă, se prăbușește. În acest sens, produce un flux piroclastic", a spus Wadge.
Fluxul piroclastic este un râu mortal, cu mișcare rapidă, de rocă fierbinte și gaz care poate ucide mii în câteva minute.
Wadge și colegii săi testează ATVIS pe insula Montserrat, din Insulele de Vest, activ vulcanic. Din 1995, vulcanul Soufriere Hills de pe insulă a erupt periodic.
Măsurătorile radar pot urmări, de asemenea, fluxurile de lavă topită din spațiu, a spus Wadge. Deși trecerile prin satelit pot apărea doar la fiecare câteva zile, instrumentele radar pot localiza locații până la câțiva metri (1 până la 2 metri). Îmbinarea imaginilor prelevate din spațiul unui flux de lavă cu mișcare lentă poate dezvălui o secvență „în stil de film” a modului în care fluxul avansează, a spus Wadge.
Tehnologie de ultimă oră
Din ce în ce, oamenii de știință apelează la drone fără pilot pentru a se apropia de un vulcan, în timp ce oamenii îi scapă de rău. În martie 2013, NASA a zburat 10 misiuni de drone fără pilot controlate de la distanță în penajul vulcanului Turrialba din Costa Rica. Dronele de 5 kilograme (2,2 kilograme) transportau camere video filmând atât lumină vizibilă cât și infraroșu, senzori de dioxid de sulf, senzori de particule și sticle de prelevare de aer. Scopul este de a utiliza date de la penaj pentru a îmbunătăți predicțiile computerului despre pericolele vulcanice, cum ar fi „vog”, sau smog vulcanic toxic.
Uneori, tehnologia poate prinde chiar o erupție, nimeni nu ar fi observat altfel. În mai, îndepărtatul vulcan din Alaska, Cleveland, a explodat. Vulcanul se află pe Insulele Aleutiene, atât de îndepărtat încât nu există monitorizare a rețelei seismice pentru explozii. Dar erupțiile pot perturba călătoriile aeriene, așa că este crucial ca cercetătorii să știe când are loc o explozie. Pentru a monitoriza ocupatul vulcan Cleveland, oamenii de știință de la Observatorul Vulcanilor Alaska folosesc infrasunete pentru a detecta zvonuri de frecvență joasă sub limita auzului uman. Pe 4 mai, această tehnică le-a permis oamenilor de știință să detecteze trei explozii de la vulcanul neliniștit.
Într-un alt caz de detectare la distanță a vulcanilor, în august 2012, o navă din Royal Navy din Noua Zeelandă a raportat o insulă plutitoare de pomice cu o lungime de 482 km (482 km) în Pacificul de Sud. Originea poncei ar fi rămas probabil un mister, dar vulcanologul Erik Klemetti de la Universitatea Denison și vizualizatorul NASA Robert Simmon s-au îndepărtat de somn pentru sursă. Cei doi oameni de știință au căutat luni întregi de fotografii din satelit din satelitele Terra și Aqua ale NASA și au găsit primul indiciu al unei erupții: apă cenușă cenușă și un penaj vulcanic la un vulcan subacvatic numit Havre Seamount pe 19 iulie 2012.
„Dacă nu ai ști unde să arăți, ai fi ratat-o”, a spus Klemetti pentru LiveScience. Imaginile prin satelit, împreună cu alte progrese tehnologice, au permis vulcanologilor să detecteze mai multe erupții ca niciodată, a spus el.
"Înapoi în urmă cu 25 de ani, există o mulțime de locuri în care nu am fi avut niciun indiciu că a avut loc o erupție", a spus Klemetti.
