Σημείωση του συντάκτη: Σε αυτήν την εβδομαδιαία σειρά, το LiveScience διερευνά πώς η τεχνολογία οδηγεί στην επιστημονική εξερεύνηση και την ανακάλυψη.
Η παρακολούθηση των ηφαιστείων είναι μια δύσκολη συναυλία. Πρέπει να ξέρετε τι συμβαίνει - αλλά η προσέγγιση πολύ κοντά είναι μια θανατηφόρα πρόταση.
Ευτυχώς, η τεχνολογία κατέστησε ευκολότερη από ποτέ τη διατήρηση καρτελών σε βουνά που εκπέμπουν σε μάγια και στάχτες σε όλο τον κόσμο. Μεγάλο μέρος αυτής της τεχνολογίας επιτρέπει στους ερευνητές να παραμείνουν πίσω (ακόμη και βλέποντας τα ηφαίστεια από το διάστημα) ενώ παρακολουθούμε προσεκτικά την ηφαιστειακή δραστηριότητα. Ορισμένες από αυτές τις τεχνολογίες μπορούν ακόμη και να διεισδύσουν σε κορυφές ηφαιστείου που έχουν περιβάλλει νέφος, επιτρέποντας στους ερευνητές να "δουν" τις αλλαγές στο έδαφος που θα μπορούσαν να σηματοδοτήσουν μια επικείμενη έκρηξη ή επικίνδυνη κατάρρευση της θολωτής θόλου.
"Θέλετε να έχετε πολλαπλές πηγές πληροφοριών για να μεγιστοποιήσετε την ικανότητά σας να κατανοήσετε τι συμβαίνει", δήλωσε ο Geoff Wadge, διευθυντής του Science Systems Environmental Systems στο Πανεπιστήμιο Reading στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Μια αέρια δουλειά
Η παρακολούθηση των ηφαιστείων αποτελούσε θέμα γόνατος στο έδαφος. Η επιτόπια εργασία σε προσωπικό εξακολουθεί να συμβαίνει σήμερα, φυσικά, αλλά τώρα οι επιστήμονες έχουν πολύ περισσότερα εργαλεία στη διάθεσή τους για να παρακολουθούν τις αλλαγές όλο το εικοσιτετράωρο.
Για παράδειγμα, οι ερευνητές έπρεπε να στρατευθούν σε εκβολές ηφαιστειακών αερίων, να βγάλουν ένα μπουκάλι για να συλλάβουν το αέριο και έπειτα να στείλουν τη σφραγισμένη φιάλη σε εργαστήριο για ανάλυση. Αυτή η τεχνική ήταν χρονοβόρα και επικίνδυνη, δεδομένου ότι ένας μεγάλος αριθμός ηφαιστειακών αερίων είναι θανατηφόρα. Τώρα, οι επιστήμονες πολύ πιο συχνά στραφούν στην τεχνολογία για αυτές τις βρώμικες εργασίες. Τα φασματοφωτάκια υπεριωδών ακτίνων, για παράδειγμα, μετρούν την ποσότητα του υπεριώδους φωτός από το ηλιακό φως που απορροφάται από ένα ηφαιστειακό ρεύμα. Αυτή η μέτρηση επιτρέπει στους ερευνητές να καθορίσουν την ποσότητα διοξειδίου του θείου στο σύννεφο.
Ένα άλλο εργαλείο, που χρησιμοποιείται στο Hawaian Volcano Observatory από το 2004, είναι το φασματόμετρο μετασχηματισμού Fourier, το οποίο λειτουργεί ομοίως αλλά χρησιμοποιεί υπέρυθρο φως αντί για υπεριώδες. Και ένα από τα νεώτερα κόλπα του παρατηρητηρίου συνδυάζει τη φωτομετρία υπεριώδους ακτινοβολίας με την ψηφιακή φωτογραφία, χρησιμοποιώντας κάμερες που μπορούν να συλλάβουν αρκετές μετρήσεις αερίων ανά λεπτό στο πεδίο. Όλες αυτές οι πληροφορίες για το φυσικό αέριο βοηθούν τους ερευνητές να υπολογίσουν πόση μάζα βρίσκεται κάτω από το ηφαίστειο και τι κάνει αυτό το μάγμα.
Μέτρηση της κίνησης
Άλλες τεχνικές υψηλής τεχνολογίας παρακολουθούν την κίνηση εδάφους που προκαλείται από το ηφαίστειο. Η παραμόρφωση του εδάφους γύρω από ένα ηφαίστειο μπορεί να σηματοδοτήσει μια επικείμενη έκρηξη, όπως και οι σεισμοί. Το Παρατηρητήριο Ηφαιστείων της Χαβάης έχει περισσότερους από 60 αισθητήρες παγκόσμιου συστήματος εντοπισμού θέσης (GPS) που εντοπίζουν κίνηση στις ενεργές ηφαιστειακές τοποθεσίες του κράτους. Αυτοί οι αισθητήρες GPS δεν διαφέρουν πολύ από αυτούς του συστήματος πλοήγησης του αυτοκινήτου σας ή του τηλεφώνου σας, αλλά είναι πιο ευαίσθητοι.
Tiltometers, τα οποία είναι ακριβώς αυτά που ακούγονται, μετρούν πώς το έδαφος κλίνει σε μια ηφαιστειακή περιοχή, ένα άλλο προειδοποιητικό σημάδι ότι κάτι μπορεί να αναδεύεται κάτω από το έδαφος.
Έχοντας ένα μάτι στον ουρανό είναι βολικό για την παρακολούθηση των ηφαιστειακών αλλαγών, πάρα πολύ. Οι δορυφορικές εικόνες μπορούν να αποκαλύψουν ακόμη και μικρές αλλαγές ύψους στο έδαφος. Μια δημοφιλής τεχνική, που ονομάζεται ραντάρ συμβουλευτικής συνθετικής διάτρησης (InSAR), περιλαμβάνει δύο ή περισσότερες δορυφορικές εικόνες που λαμβάνονται από το ίδιο σημείο σε τροχιά σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Αλλαγές στο πόσο γρήγορα το ραδιοφωνικό σήμα του δορυφόρου αναπηδά πίσω στο διάστημα αποκαλύπτουν ανεπαίσθητες παραμορφώσεις στην επιφάνεια της Γης. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, οι επιστήμονες μπορούν να δημιουργήσουν χάρτες που δείχνουν αλλαγές στο έδαφος κάτω από το εκατοστό.
Οι δορυφόροι περνούν μόνο πάνω από τα ηφαίστεια κάθε τόσο, ωστόσο, περιορίζοντας τις απόψεις σε κάθε 10 ημέρες στην καλύτερη περίπτωση, δήλωσε ο Wadge στο LiveScience. Για να αντισταθμίσουν, οι ερευνητές αναπτύσσουν τώρα επίγεια ραντάρ, παρόμοια με το ραντάρ που χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση του καιρού, για να παρακολουθούν την ηφαιστειακή δραστηριότητα. Ο Wadge και οι συνάδελφοί του έχουν αναπτύξει ένα εργαλείο, που ονομάζεται αισθητήρας φωτογράφησης φωτογράφησης ηφαιστείου παντός καιρού (ATVIS), το οποίο χρησιμοποιεί κύματα με συχνότητες μόνο χιλιοστών για να διεισδύσει στα σύννεφα που συχνά καλύπτουν τις ηφαιστειακές κορυφές από την άποψη. Με το ATVIS, οι επιστήμονες μπορούν να «παρακολουθήσουν» τον σχηματισμό θόλων από λάβα ή σταδιακά αυξανόμενα οίδημα στα ηφαίστεια.
"Οι θόλοι της Λάβας είναι πολύ επικίνδυνοι, επειδή χύνουν αυτή την πολύ ιξώδη λάβα σε ένα μεγάλο σωρό και τελικά καταρρέουν. Με αυτό τον τρόπο παράγει πυροκλαστική ροή", δήλωσε ο Wadge.
Η πυροκλαστική ροή είναι ένας θανατηφόρος, γρήγορος ποταμός θερμού πετρώματος και αερίου που μπορεί να σκοτώσει χιλιάδες μέσα σε λίγα λεπτά.
Ο Wadge και οι συνεργάτες του δοκιμάζουν το ATVIS για το ηφαιστειακά ενεργό νησί των Δυτικών Ινδιών Montserrat. Από το 1995, το ηφαίστειο Soufriere Hills στο νησί έχει ξεσπάσει περιοδικά.
Οι μετρήσεις ραντάρ μπορούν επίσης να παρακολουθήσουν ροές λιωμένης λάβα από το διάστημα, δήλωσε ο Wadge. Παρόλο που τα δορυφορικά περάσματα μπορεί να εμφανιστούν μόνο κάθε λίγες μέρες, τα όργανα ραντάρ μπορούν να εντοπίσουν θέσεις έως και μερικά πόδια (1 έως 2 μέτρα). Κάνοντας μαζί τις εικόνες που λαμβάνονται από το χώρο μιας αργά μεταβαλλόμενης ροής λάβας μπορεί να αποκαλυφθεί μια ακολουθία "στυλ ταινίας" για τον τρόπο με τον οποίο η ροή προχωράει, δήλωσε ο Wadge.
Τεχνολογία αιχμής
Όλο και περισσότερο, οι επιστήμονες στρέφονται προς τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη για να πετάξουν κοντά σε ένα ηφαίστειο, διατηρώντας παράλληλα τον άνθρωπο έξω από τη βλάβη. Τον Μάρτιο του 2013, η NASA πέταξε 10 απομακρυσμένες αποστολές μη επανδρωμένων αεροσκαφών στο πίδακα του ηφαιστείου Turrialba της Κόστα Ρίκα. Τα πτερύγια των 5 λιβρών (2,2 κιλά) έφεραν κάμερες βιντεοσκόπησης τόσο σε ορατό όσο και υπέρυθρο φως, αισθητήρες διοξειδίου του θείου, αισθητήρες σωματιδίων και φιάλες δειγματοληψίας αέρα. Ο στόχος είναι να χρησιμοποιηθούν τα δεδομένα από το στρώμα για να βελτιωθούν οι προβλέψεις υπολογιστών για τους ηφαιστειακούς κινδύνους, όπως το «vog» ή το τοξικό ηφαιστειακό νέφος.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, η τεχνολογία μπορεί ακόμη και να προλάβει μια έκρηξη που κανείς δεν θα είχε παρατηρήσει διαφορετικά. Τον Μάιο, το απομακρυσμένο ηφαίστειο του Cleveland της Αλάσκας έσκαψε την κορυφή του. Το ηφαίστειο βρίσκεται στα Aleutian Islands, τόσο απομακρυσμένο ώστε να μην υπάρχει σεισμική παρακολούθηση για εκρήξεις. Ωστόσο, οι εκρήξεις μπορούν να διαταράξουν το αεροπορικό ταξίδι, οπότε είναι σημαντικό οι ερευνητές να γνωρίζουν πότε συμβαίνει μια έκρηξη. Για να παρακολουθήσουν το πολυσύχναστο ηφαίστειο του Κλίβελαντ, οι επιστήμονες στο Παρατηρητήριο Ηφαίστειο της Αλάσκας χρησιμοποιούν υπερύθρων για να ανιχνεύσουν φλυαρία χαμηλής συχνότητας κάτω από το εύρος της ανθρώπινης ακοής. Στις 4 Μαΐου, αυτή η τεχνική επέτρεψε στους επιστήμονες να ανιχνεύσουν τρεις εκρήξεις από το ανήσυχο ηφαίστειο.
Σε μια άλλη περίπτωση απομακρυσμένης ανίχνευσης ηφαιστείου, τον Αύγουστο του 2012, ένα πλοίο στο Βασιλικό Ναυτικό της Νέας Ζηλανδίας ανέφερε ένα πλωτό νησί με ελαφρόπετρα μήκους 482 χλμ. Στον Νότιο Ειρηνικό. Η προέλευση της ελαφρόπετρας πιθανότατα θα παρέμενε μυστήριο, αλλά ο ηφαιστειολόγος Erik Klemetti του Πανεπιστημίου Denison και ο οπτικοακουστικός της NASA, Robert Simmon, πήγαν για την πηγή. Οι δύο επιστήμονες έψαξαν μήνες δορυφορικών φωτογραφιών από τους δορυφόρους Terra και Aqua της NASA και βρήκαν την πρώτη ένδειξη μιας έκρηξης: γκρίζο νερό και ένα ηφαιστειακό νεροτριβείο σε ένα υποβρύχιο ηφαίστειο που ονομάζεται Havre Seamount στις 19 Ιουλίου 2012.
"Αν δεν ξέρατε από πού να κοιτάξετε, θα το χάσατε", δήλωσε ο Klemetti στο LiveScience. Οι δορυφορικές εικόνες, μαζί με άλλες τεχνολογικές εξελίξεις, επέτρεψαν στους ηφαιστειακούς να ανιχνεύσουν περισσότερες εκρήξεις από ποτέ, είπε.
"Πηγαίνετε πίσω πριν από 25 χρόνια, υπάρχουν πολλά μέρη όπου δεν θα είχαμε καμιά ένδειξη ότι προέκυψε μια έκρηξη", δήλωσε ο Κλέμεττι.
