Redaktora piezīme: Šajā nedēļas sērijā LiveScience pēta to, kā tehnoloģija virza zinātnisko izpēti un atklājumus.
Vulkānu uzraudzība ir grūts pasākums. Jūs esat zinājuši, kas notiek - bet pārāk tuvu nokļūšana ir nāvējošs piedāvājums.
Par laimi, tehnoloģija ir padarījusi daudz vieglāku nekā jebkad agrāk saglabāt cilmes magnētiskos un pelnu pīkstošajos kalnos visā pasaulē. Liela daļa šīs tehnoloģijas ļauj pētniekiem saglabāt ceļu atpakaļ (pat novērot vulkānus no kosmosa), vienlaikus uzmanīgi vērojot vulkānu aktivitātes. Dažas no šīm tehnoloģijām var iekļūt pat mākoņu ieskautās vulkāna virsotnēs, ļaujot pētniekiem "redzēt" zemes izmaiņas, kas varētu liecināt par nenovēršamu izvirdumu vai bīstamu lavas kupola sabrukumu.
"Jums patīk, ka jums ir vairāki informācijas avoti, lai maksimāli palielinātu jūsu spēju saprast notiekošo," sacīja Apvienotās Karalistes Redingas universitātes Vides sistēmu zinātnes centra direktors Geoffs Wadge.
Negants darbs
Vulkānu novērošana agrāk bija saistīta ar zābaku nolaišanu uz zemes. Protams, klātienes lauka darbs joprojām notiek šodien, taču tagad zinātnieku rīcībā ir daudz vairāk instrumentu, lai izsekotu izmaiņām visu diennakti.
Piemēram, pētniekiem vienā reizē vajadzēja ķerties pie vulkāniskās gāzes atverēm, izvilkt pudeli, lai notvertu gāzi, un pēc tam aizsūtīto pudeli nosūtīt laboratorijai analīzei. Šis paņēmiens bija laikietilpīgs un bīstams, ņemot vērā, ka liels skaits vulkānisko gāzu ir nāvējošas. Tagad zinātnieki daudz biežāk pievēršas tehnoloģijām šiem netīrajiem darbiem. Piemēram, ultravioletie spektrometri mēra ultravioletā starojuma daudzumu no saules gaismas, ko absorbē vulkāna plūme. Šis mērījums ļauj pētniekiem noteikt sēra dioksīda daudzumu mākonī.
Vēl viens līdzeklis, ko Havaju vulkānu observatorijā izmanto kopš 2004. gada, ir Furjē transformācijas spektrometrs, kas darbojas līdzīgi, bet ultravioletā starojuma vietā izmanto infrasarkano gaismu. Un viens no observatorijas jaunākajiem trikiem apvieno ultravioleto spektrometriju un digitālo fotogrāfiju, izmantojot kameras, kas uz lauka var uztvert vairākus gāzes mērījumus minūtē. Visa šī informācija par gāzi palīdz pētniekiem izdomāt, cik daudz magmas atrodas zem vulkāna un ko šī magma dara.
Kustības mērīšana
Citas augsto tehnoloģiju metodes izseko vulkānu izraisītu zemes kustību. Zemes deformācija ap vulkānu var signalizēt par gaidāmo izvirdumu, tāpat kā zemestrīces. Havaju vulkānu novērošanas centrā ir vairāk nekā 60 globālās pozicionēšanas sistēmas (GPS) sensoru, kas izseko kustību štata aktīvajās vulkānu vietās. Šie GPS sensori neatšķiras no tiem, kas atrodas automašīnas navigācijas sistēmā vai tālrunī, taču tie ir jutīgāki.
Tiltometri, kas ir tieši tādi, kā izklausās, mēra, kā zeme slīpjas vulkāniskā apgabalā. Vēl viena indikatora zīme norāda, ka zem zemes kaut kas varētu maisīties.
Acu ieraudzīšana debesīs ir ērta arī vulkānisko izmaiņu izsekošanai. Satelītattēli var atklāt pat nelielas augstuma izmaiņas uz zemes. Viena populāra tehnika, ko sauc par interferometrisko sintētiskās apertūras radaru (vai InSAR), ietver divus vai vairākus satelītattēlus, kas no vienas un tās pašas vietas orbītā uzņemti dažādos laikos. Izmaiņas, cik ātri satelīta radara signāls atgriežas kosmosā, atklāj smalkas deformācijas Zemes virsmā. Izmantojot šos datus, zinātnieki var izveidot kartes, kurās parādītas zemes izmaiņas līdz centimetram.
Satelīti tikai tik bieži šķērso vulkānus, tomēr labākajā gadījumā ierobežo tikai 10 dienas, Wadge pastāstīja LiveScience. Lai kompensētu, pētnieki tagad izvieto uz zemes bāzētu radaru, kas ir līdzīgs radaram, ko izmanto laika apstākļu izsekošanai, lai sekotu līdzi vulkāna aktivitātei. Wadge un viņa kolēģi ir izstrādājuši vienu rīku, ko sauc par visu laika apstākļu vulkāna topogrāfijas iztēles sensoru (ATVIS) un kas izmanto viļņus ar milimetru frekvenci, lai iekļūtu mākoņos, kas bieži vien no redzesloka izliek vulkānu virsotnes. Ar ATVIS palīdzību zinātnieki var "novērot" lavas kupolu veidošanos vai pakāpeniski augošu pietūkumu vulkānos.
"Lavas kupoli ir ļoti bīstami, jo tie izlej šo ļoti viskozo lavu lielā kaudzē, un galu galā tā sabrūk. To darot, tas rada pirolastisku plūsmu," sacīja Wadge.
Pīrolastiskā plūsma ir nāvējoša, ātri pārvietojoša karstu iežu un gāzu upe, kas minūtēs var nogalināt tūkstošiem.
Wadge un viņa kolēģi izmēģina ATVIS vulkāniski aktīvajā Rietumindijas salā Montserratā. Kopš 1995. gada Soufriere Hills vulkāns uz salas periodiski izvirdās.
Radara mērījumi var izsekot arī izkusušās lavas plūsmai no kosmosa, sacīja Wadge. Lai arī satelīta caurlaide var notikt tikai ik pēc dažām dienām, radara instrumenti var precīzi noteikt atrašanās vietas līdz dažām pēdām (no 1 līdz 2 metriem). Apkopojot attēlus, kas uzņemti no lēnām kustīgas lavas plūsmas kosmosa, var atklāties “filmas stila” secība, kā virzās plūsma, sacīja Wadge.
Vismodernākās tehnoloģijas
Arvien vairāk zinātnieku pievēršas bezpilota droniem, lai pielidotu tuvu vulkānam, vienlaikus neļaujot cilvēkiem atrasties kaitīgā ceļā. 2013. gada martā NASA lidoja 10 tālvadības bezpilota dronu misijas Kostarikas Turrialba vulkāna plūdumā. 5 mārciņu (2,2 kilogramu) dronos bija videokameras, kas filmēja gan redzamā, gan infrasarkanā gaismas, sēra dioksīda sensoros, daļiņu sensoros un gaisa paraugu ņemšanas pudelēs. Mērķis ir izmantot datus no plūmes, lai uzlabotu datoru prognozes par vulkānu bīstamību, piemēram, "vog" vai toksisko vulkānisko smogu.
Reizēm tehnoloģija pat var panākt izvirdumu, ko neviens citādi nebūtu pamanījis. Maijā Aļaskas attālais Klīvlendas vulkāns pūta tā virsotni. Vulkāns atrodas Aleutijas salās, tik attālos, ka sprādzieniem nav seismiskā tīkla uzraudzības. Bet izvirdumi var traucēt gaisa satiksmi, tāpēc ir svarīgi, lai pētnieki zinātu, kad notiek sprādziens. Lai novērotu aizņemto Klīvlendas vulkānu, Aļaskas vulkāna observatorijas zinātnieki izmanto infraskaņu, lai noteiktu zemas frekvences rumblings zem cilvēka dzirdes diapazona. Šī metode 4. maijā zinātniekiem ļāva atklāt trīs sprādzienus no nemierīgā vulkāna.
Citā attālā vulkāna atklāšanas gadījumā 2012. gada augustā Jaunzēlandes Karaliskajā flotes kuģis ziņoja par peldošu pumeka salu, kuras garums bija 300 jūdzes (482 km) Klusā okeāna dienvidu daļā. Pumeka izcelsme, visticamāk, būtu palikusi noslēpums, bet Denkanas universitātes vulkanologs Ēriks Klemetti un NASA vizualizators Roberts Simmons devās slepus pēc avota. Abi zinātnieki mēnešus meklēja satelīta fotoattēlos no NASA Terra un Aqua satelītiem un atrada pirmo izvirduma mājienu: pelnu pelēkā krāsā ūdeni un vulkānisko plūmi zemūdens vulkānā, ko sauca par Havras jūras piekrasti 2012. gada 19. jūlijā.
"Ja jūs nezinātos, kur meklēt, jūs to būtu palaidis garām," Klemetti stāstīja LiveScience. Satelītattēli, kā arī citi tehnoloģiskie sasniegumi ļāva vulkanologiem atklāt vairāk izvirdumu nekā jebkad agrāk, viņš sacīja.
"Atpakaļ pirms 25 gadiem ir daudz vietu, kur mums nebūtu ne mazākās nojausmas, ka noticis izvirdums," sacīja Klemetti.
