Vulkanmusik kan hjælpe videnskabsmænd med at overvåge udbrud

En vulkan i Ecuador med et dybt cylindrisk krater kan være det største musikinstrument på jorden, producere unikke lyde, forskere kunne bruge til at overvåge dets aktivitet.

Nye infralydoptagelser af Cotopaxi-vulkanen i det centrale Ecuador viser, at efter en sekvens af udbrud i 2015, vulkanens krater ændrede form. Det dybe smalle krater tvang luft til at give genlyd mod kratervæggene, da vulkanen buldrede. Dette skabte lydbølger som dem lavet af et pibeorgel, hvor trykluft presses gennem metalrør.

"Det er den største orgelpibe, du nogensinde har stødt på, " sagde Jeff Johnson, en vulkanolog ved Boise State University i Idaho og hovedforfatter af en ny undersøgelse, der beskriver resultaterne i Geofysiske forskningsbreve , et tidsskrift fra American Geophysical Union. Lyt til Cotopaxis unikke orgelpibelyde her.

De nye resultater viser, at geometrien af ​​en vulkans krater har stor indflydelse på de lyde, en vulkan kan producere. At forstå hver vulkans unikke "stemmeaftryk" kan hjælpe videnskabsmænd med bedre at overvåge disse naturlige farer og advare videnskabsmænd om ændringer, der foregår inde i vulkanen, som kan signalere et forestående udbrud, ifølge undersøgelsens forfattere.

"At forstå, hvordan hver vulkan taler, er afgørende for at forstå, hvad der foregår, " sagde Johnson. "Når du indser, hvordan en vulkan lyder, hvis der er ændringer i den lyd, som får os til at tro, at der sker ændringer i krateret, og det får os til at være opmærksomme."

Det igangværende udbrud af Kilauea på Hawaii kunne være et bevisgrundlag for at studere, hvordan ændringer i et kraters form påvirker de lyde, det laver, ifølge Johnson.

Lavasøen ved Kilaueas top drænede, da magmaen, der forsynede den, strømmede nedad, som skulle ændre tonerne af de infralyde, som krateret udsender.

At lytte til Kilaueas infralyd kan hjælpe videnskabsmænd med at overvåge magmadybden på afstand og forudsige dens potentielle udbrudsfarer, ifølge David Fee, en vulkanolog ved University of Alaska Fairbanks, som ikke var forbundet med det nye studie.

Når magmaniveauet ved Kilaueas topmøde falder, magma kan opvarme grundvand og forårsage eksplosive udbrud, som menes at være sket ved Kilauea i løbet af de sidste uger. Dette kan ændre den infralyd, som vulkanen udsender.

"Det er virkelig vigtigt for forskere at vide, hvor dybt krateret er, hvis magmaniveauet er på samme dybde, og hvis det interagerer med vandspejlet, som kan skabe en betydelig fare, "Gebyr sagde.

Registrerer en ny slags lyd

Cotopaxi var i dvale i det meste af det 20. århundrede, men det brød ud flere gange i august 2015. Udbruddene spyede aske og gas op i luften, bringer de mere end 300 i fare, 000 mennesker, der bor i nærheden af ​​vulkanen. Et massivt udbrud kunne smelte Cotopaxis enorme snedæksel, hvilket ville udløse massive oversvømmelser og mudderstrømme, der kunne nå nærliggende byer og byer.

Udbruddene i 2015 var relativt små, men udløste en eksplosion, der fik kratergulvet til at falde ud af syne. Det var, da ecuadorianske forskere, der overvågede vulkanen, bemærkede underlige lyde, der kom fra krateret. Lydbølgernes frekvens var for lav til, at mennesker kunne høre, men de blev registreret af videnskabsmændenes instrumenter.

Forskerne kaldte lydene tornillos, det spanske ord for skruer, fordi lydbølgerne lignede skruegevind. De svingede frem og tilbage i omkring 90 sekunder, bliver mindre for hver gang, før den forsvinder i baggrunden.

Johnson sammenligner det med den "gamle vestlige bardør", der engang åbnede, svinger frem og tilbage flere gange, før de hviler. Men på grund af kraterets størrelse er det mere end 100 meter (300 fod) bredt og omkring 300 meter (1, 000 fod) dyb - det tager fem sekunder for lydbølgerne at gennemgå en hel svingning.

"Det er som at åbne en bardør, der går frem og tilbage i halvandet minut, "Johnson sagde." Det er et smukt signal og fantastisk, at den naturlige verden er i stand til at producere denne form for svingning. "

Orgelspillere skaber lyde med lignende karakteristika ved at bruge et keyboard til at tvinge luft gennem rør af forskellig længde. Dette er første gang vulkanologer har optaget lyde med så lav frekvens og med denne dramatiske efterklang fra en vulkan, ifølge Johnson.

Krateret producerede tornillolyde cirka en gang om dagen i første halvdel af 2016, før de stoppede. Johnson og hans kolleger er usikre på præcis, hvad der forårsagede lydene, men de ved, at det havde noget at gøre med vulkanens aktivitet og ikke kun vinden, der blæste hen over toppen af ​​krateret. Hver tornillo var forbundet med gas, der kom ud af udluftningen, sagde Johnson.

Forskerne formoder, at én af to ting kunne have ophidset vulkanen til at producere tornilloerne. En del af kraterbunden kunne have været ved at kollapse, som det kan ske, når magma bevæger sig under en vulkan, eller en eksplosion fandt sted i bunden af ​​krateret. Eksplosioner er almindelige i åbne kratere som Cotopaxi, hvor gas ophobes, indtil den når et tryk, der er højt nok til at eksplodere.