Tidevandscyklusser kan hjælpe med at forudsige vulkanudbrud, undersøgelse tyder på

Lige før et overraskende udbrud af New Zealands Ruapehu -vulkan i 2007, seismisk rystelse nær sit krater blev tæt korreleret med ændringer to gange om måneden i tidevandskræfternes styrke, en ny undersøgelse har fundet. Forskningen, offentliggjort i tidsskriftet Videnskabelige rapporter , antyder, at signaler forbundet med tidevandscyklusser potentielt kan give avanceret advarsel om visse typer vulkanudbrud.

"Ser man på data for denne vulkan, der strækker sig over cirka 12 år, vi fandt ud af, at denne sammenhæng mellem amplituden af ​​seismisk tremor og tidevandscyklusser først udviklede sig i de tre måneder før dette udbrud, "sagde Társilo Girona, undersøgelsens hovedforfatter. "Det tyder på, at tidevandet kan give en sonde til at fortælle os, om en vulkan er gået i en kritisk tilstand eller ej."

Girona, en postdoktor ved NASA ved Jet Propulsion Laboratory, ledet forskningen under en postdoktorering ved Brown University, arbejder sammen med Brown professor Christian Huber og Corentin Caudron, en postdoktor ved Ghent University i Belgien.

Jordens tidevand stiger og falder dagligt på grund af Månens tyngdekraft, når Jorden roterer. Under fuld og nymåne, månens gravitationstræk stemmer overens med solens, hvilket gør den daglige tidevands udbulning lidt større i disse månefaser. I løbet af første og tredje kvartal måner, den daglige tidevandsbue er lidt mindre. Denne to gange månedlige ændring i tidevandsamplitude omtales undertiden som hver fjortende gang. Mens vi normalt tænker på tidevand i form af stigende og faldende farvande, disse tyngdekraftspændinger påvirker også planetens faste skorpe. Spørgsmålet om, hvorvidt tyngdekraftspændinger kan påvirke vulkansk aktivitet, er mangeårigt inden for jordvidenskaben.

"Meget forskning har været fokuseret på, om tidevandskræfter kan udløse udbrud eller ej, og der er intet definitivt bevis på, at de gør, "Huber sagde." Vi ville tage en anden vinkel med denne undersøgelse og se på, om der er et påviseligt signal forbundet med tidevandsstyrker, der kan fortælle os noget om en vulkan kritik. "

Forskerne valgte at studere Ruapehu -vulkanen delvis, fordi dens aktivitet i årevis er blevet overvåget af GNS Science, et forskningsinstitut i New Zealand. Bjerget er en populær turistattraktion og hjemsted for to skisportssteder, så embedsmænd ønsker at være opmærksom på eventuelle advarselsskilte om, at det kan bryde ud. Denne overvågning gav forskerne et langt og kontinuerligt datasæt.

I særdeleshed, holdet var interesseret i data fra seismiske sensorer placeret i nærheden af ​​vulkanens krater. Disse sensorer opfanger vulkansk rystelse, en seismisk rumlen på lavt niveau, der giver et vedvarende signal om aktivitet inden for et vulkansk system. Ved hjælp af en sofistikeret statistisk teknik, forskerne gennemslog 12 års seismiske data, på udkig efter enhver periode, hvor seismiciteten var korreleret med månens cyklusser. De fandt ud af, at i de fleste af disse 12 år, der var ingen sammenhæng mellem tremor og månens cyklusser, undtagen de få måneder før et dampdrevet udbrud den 25. september, 2007, da der opstod en stærk sammenhæng.

I løbet af de tre måneder, Amplituden af ​​rysten steg og faldt nogensinde så let i låsetrin med cyklussen for hver fjortende dag. Mens udsvingene i seismisk amplitude var subtile, styrken af ​​sammenhængen med tidevandscyklussen var ikke. Korrelationen var så stærk som 5 sigma, siger forskerne, hvilket betyder, at sandsynligheden for at dette mønster opstod ved en tilfældighed er omkring en ud af 3,5 millioner.

For at forstå, hvordan tidevandsstyrker påvirkede Ruapehu i løbet af de tre måneder, forskerne brugte en model for seismisk tremor, som de tidligere havde udviklet. Vulkaner som Ruapehu har en lodret kanal, hvorigennem lava stiger, og en solid stenprop i toppen. Gasser, der frigives fra lavaen, danner en lomme mellem klippestikket og lavapoolen. Den gaslomme kan give genlyd mod stikket, som skaber seismisk tremor.

Modellen antyder, at når trykket i gaslommen når et kritisk niveau - et niveau, hvor et dampudbrud er muligt - er de forskellige spændinger forbundet med skiftende tidevandskræfter nok til at ændre tremorens amplitude.

"Det er, hvad vi tror, ​​der skete i 2007, "Sagde Huber." Da trykket i systemet blev kritisk, det blev følsomt for tidevandet. Vi kunne vise, at signalet er påviseligt. "

Ingen af ​​de andre indikatorer, geologer typisk bruger til at forudse udbrud, rejste nogen advarselsflag i 2007. Så et tidevandssignal kunne være en måde at forudsige dampdrevne udbrud, som ellers er svære at forudsige.

"Vi vil gerne indsamle flere data fra andre udbrud og andre vulkaner for at se, om dette tidevandssignal dukker op andre steder, "Så sagde Huber." Så kan vi begynde at tænke på at bruge det som et potentielt middel til at forudsige fremtidige udbrud af denne art. "