Бележка на редактора: В тази седмична поредица LiveScience изследва как технологията стимулира научните изследвания и открития.
Мониторингът на вулканите е трудна постановка. Трябва да знаете какво се случва - но да се приближите твърде много е смъртоносно предложение.
За щастие, технологията направи по-лесно от всякога да поддържате раздели на планини, издигащи магма и пепел по целия свят. Голяма част от тази технология позволява на изследователите да пазят назад (дори да наблюдават вулкани от космоса), като същевременно следят внимателно вулканичната активност. Някои от тези технологии могат дори да проникнат над върховете на обвити с облаци вулкани, което позволява на изследователите да „видят“ наземни промени, които биха могли да сигнализират за предстоящо изригване или опасен срив на купола на лава.
„Обичате да имате множество източници на информация, за да увеличите максимално способността си да разбирате какво се случва“, казва Джеф Уадж, директор на Научния център за екологични системи в Университета в Рединг в Обединеното кралство.
Газова работа
Наблюдението на вулканите беше въпрос на получаване на ботуши по земята. Теренната работа на хора все още се случва и днес, но сега учените разполагат с много повече инструменти за проследяване на промените денонощно.
Например, изследователите по едно време трябваше да се откажат до отвори за вулканични газове, да извадят бутилка, за да заловят газа, и след това да изпратят запечатаната бутилка в лаборатория за анализ. Тази техника беше отнемаща време и опасна, като се има предвид, че голям брой вулканични газове са смъртоносни. Сега учените много по-често се обръщат към технологията за тези мръсни работи. Ултравиолетовите спектрометри например измерват количеството ултравиолетова светлина от слънчевата светлина, погълната от вулканичен шлейф. Това измерване позволява на изследователите да определят количеството серен диоксид в облака.
Друг инструмент, който се използва в Хавайската обсерватория за вулкани от 2004 г., е спектрометърът на преобразуване на Фурие, който работи по подобен начин, но използва инфрачервена светлина вместо ултравиолетова. И един от най-новите трикове на обсерваторията съчетава ултравиолетовата спектрометрия с цифровата фотография, използвайки камери, които могат да заснемат няколко измервания на газ в минута в полето. Цялата тази информация за газ помага на изследователите да разберат колко магма е под вулкана и какво прави тази магма.
Измерване на движение
Други високотехнологични техники проследяват движението на земята, задействано от вулкан. Деформирането на земята около вулкан може да сигнализира за предстоящо изригване, както и земетресенията. Хавайската обсерватория за вулкани има повече от 60 сензора за глобална система за позициониране (GPS), проследяващи движението в активните вулканични обекти на държавата. Тези GPS сензори не се различават много от тези в навигационната система на вашия автомобил или в телефона ви, но са по-чувствителни.
Тилтометрите, които точно така звучат, измерват как земята се накланя във вулканична зона, още един индикатор, който може да се разбърква под земята.
Погледът в небето е удобен и за проследяване на вулканичните промени. Сателитните изображения могат да разкрият дори минутни промени в котата на земята. Една популярна техника, наречена интерферометричен радиолокатор за синтетична апертура (или InSAR), включва два или повече сателитни изображения, направени от едно и също място в орбита по различно време. Промените в това колко бързо радарният сигнал на спътника се връща обратно в космоса, разкриват фини деформации в земната повърхност. Използвайки тези данни, учените могат да създават карти, показващи промените на земята до сантиметъра.
Сателитите преминават само над вулкани толкова често, но ограничават гледката в най-добрия случай на всеки 10 дни, каза Уадж пред LiveScience. За да компенсират, изследователите сега използват наземни радари, подобни на радарите, използвани за проследяване на времето, за да следят вулканичната активност. Уодж и неговите колеги са разработили един инструмент, наречен датчик за въображаема през цялото време вулканична топография (ATVIS), който използва вълни с честоти от само милиметри, за да проникне в облаците, които често обвиват вулканични върхове от гледката. С ATVIS учените могат да "наблюдават" образуването на лавови куполи или постепенно нарастващи набъбвания върху вулкани.
"Куполите от лава са много опасни, защото изсипват тази силно вискозна лава в голяма купчина и в крайна сметка тя се срутва. По този начин тя произвежда пирокластичен поток", казва Уадж.
Пирокластичният поток е смъртоносна, бързо движеща се река от гореща скала и газ, която може да убие хиляди за минути.
Уодж и неговите колеги тестват ATVIS на вулканично активния остров Западна Индия в Монсерат. От 1995 г. вулканът Суфриер Хилс на острова периодично изригва.
Радарните измервания също могат да проследяват потоци от разтопена лава от космоса, каза Уадж. Въпреки че сателитните проходи могат да се появяват само на всеки няколко дни, радарните инструменти могат да определят местата до няколко фута (от 1 до 2 метра). Събирането на изображения, взети от пространството на бавно движещ се поток от лава, може да разкрие последователност във филмов стил за това как тече напредването, каза Уадж.
Авангардна технология
Все по-често учените се обръщат към безпилотни дронове, за да се приближат до вулкан, като същевременно пазят хората от пътя на вредата. През март 2013 г. НАСА хвърли 10 дистанционно управляеми безпилотни безпилотни мисии в потока на вулкана Turrialba на Коста Рика. 5-килограмовите (2,2 килограма) дронове пренасят видеокамери, снимащи във видима и инфрачервена светлина, сензори на серен диоксид, сензори за частици и бутилки за вземане на проби от въздух. Целта е да се използват данни от шлейфа за подобряване на компютърните прогнози за вулканични опасности като „вог“ или токсичен вулканичен смог.
Понякога технологията дори може да улови изригване, никой не би забелязал друго. През май далечният вулкан в Кливланд от Аляска взриви върха си. Вулканът е на Алеутските острови, толкова отдалечен, че няма сеизмична мрежа за наблюдение за експлозии. Но изригванията могат да прекъснат пътуването със самолет, така че е изключително важно изследователите да знаят кога се случва експлозия. За да наблюдават натоварения вулкан в Кливланд, учени от обсерваторията на вулканите в Аляска използват инфразвук, за да открият нискочестотни мърморене под обхвата на човешкия слух. На 4 май тази техника даде възможност на учените да открият три взрива от неспокойния вулкан.
В друг случай на отдалечено откриване на вулкани, през август 2012 г., кораб в Кралския флот на Нова Зеландия съобщи за плаващ остров от пемза с дължина 300 мили в Южен Тихи океан. Произходът на пемзата вероятно ще остане загадка, но вулканологът Ерик Клемети от Университета Денисън и визуализаторът от НАСА Робърт Симон отиде да замине за източника. Двамата учени претърсиха месеци на сателитни снимки от спътниците на НАСА Тера и Аква и откриха първия намек за изригване: пепеляво-сива вода и вулканичен плум в подводен вулкан, наречен Хавърска морски кораб на 19 юли 2012 г.
"Ако не знаехте къде да погледнете, щяхте да го пропуснете", каза Клемети пред LiveScience. Сателитните изображения, заедно с други технологични постижения, дават възможност на вулканолозите да открият повече изригвания от всякога, каза той.
„Върнете се преди 25 години, има много места, където нямаше да имаме представа, че е имало изригване“, каза Клемети.
