Buler i vulkaner kunne bruges til at forudsige udbrud

Et team af forskere fra University of Cambridge har udviklet en ny måde at måle trykket inde i vulkaner, og fandt ud af, at det kan være en pålidelig indikator for fremtidige udbrud.

Ved at bruge en teknik kaldet 'seismisk støjinterferometri' kombineret med geofysiske målinger, forskerne målte den energi, der bevægede sig gennem en vulkan. De fandt ud af, at der er en god sammenhæng mellem den hastighed, hvormed energien bevægede sig, og mængden af ​​udbulning og krympning observeret i klippen. Teknikken kunne bruges til at forudsige mere præcist, hvornår en vulkan vil bryde ud. Deres resultater er rapporteret i tidsskriftet Videnskabens fremskridt .

Data blev indsamlet af US Geological Survey på tværs af K?lauea på Hawaii, en meget aktiv vulkan med en sø af boblende lava lige under toppen. I løbet af en fireårig periode, forskerne brugte sensorer til at måle relative ændringer i hastigheden af ​​seismiske bølger, der bevæger sig gennem vulkanen over tid. De sammenlignede derefter deres resultater med et andet sæt data, som målte små ændringer i vulkanens vinkel over samme tidsperiode.

Da K? Lauea er en så aktiv vulkan, det buler konstant og skrumper, efterhånden som trykket i magmakammeret under toppen stiger og falder. K?laueas nuværende udbrud startede i 1983, og den spyr og sprøjter lava næsten konstant. Tidligere i år, en stor del af vulkanen faldt væk, og den åbnede et kæmpe 'vandfald' af lava ned i havet nedenunder. På grund af denne høje aktivitetsmængde, K? Lauea er også en af ​​de mest undersøgte vulkaner på Jorden.

Cambridge -forskerne brugte seismisk støj til at opdage, hvad der styrede K? Laueas bevægelse. Seismisk støj er en vedvarende lav-niveau vibration i Jorden, forårsaget af alt fra jordskælv til bølger i havet, og kan ofte aflæses på en enkelt sensor som tilfældig støj. Men ved at parre sensorer sammen, forskerne var i stand til at observere energi, der passerer mellem de to, tillod dem derfor at isolere den seismiske støj, der kom fra vulkanen.

"Vi var interesserede i, hvordan energien, der bevæger sig mellem sensorerne, ændrer sig, om det bliver hurtigere eller langsommere, " sagde Clare Donaldson, en ph.d. -studerende i Cambridge's Institut for Jordvidenskab, og papirets første forfatter. "Vi vil vide, om de seismiske hastighedsændringer afspejler stigende tryk i vulkanen, som vulkaner buler ud før et udbrud. Dette er afgørende for forudsigelse af udbrud."

En til to kilometer under K?laueas lavasø, der er et reservoir af magma. Når mængden af ​​magma ændres i dette underjordiske reservoir, hele vulkanens top buler og krymper. På samme tid, den seismiske hastighed ændres. Mens magmakammeret fyldes op, det forårsager en stigning i trykket, hvilket fører til revner, der lukker i den omgivende klippe og producerer hurtigere seismiske bølger - og omvendt.

"Det er første gang, vi har været i stand til at sammenligne seismisk støj med deformation over så lang en periode, og den stærke sammenhæng mellem de to viser, at dette kunne være en ny måde at forudsige vulkanudbrud på, sagde Donaldson.

Vulkanseismologi har traditionelt målt små jordskælv ved vulkaner. Når magma bevæger sig under jorden, det forårsager ofte små jordskælv, da den slår sig igennem solid sten. Detektering af disse jordskælv er derfor meget nyttig til forudsigelse af udbrud. Men nogle gange kan magma flyde stille, gennem allerede eksisterende veje, og der må ikke forekomme jordskælv. Denne nye teknik vil stadig opdage ændringerne forårsaget af magmastrømmen.

Seismisk støj forekommer kontinuerligt, og er følsom over for ændringer, der ellers ville være gået glip af. Forskerne forventer, at denne nye forskning vil gøre det muligt at bruge metoden ved de hundredvis af aktive vulkaner rundt om i verden.