Optisk seismometer overlever et helvedes topmøde af den caribiske vulkan

Højderne på vulkanen La Soufrière de Guadeloupe kan være helvedes, svulmende ved mere end 48 grader Celsius (120 grader Fahrenheit) og indhyllet i bølger af sur gas. Forskere vil gerne overvåge gas- og dampudbrud på topmødet, for at lære mere om vulkanens eksplosive potentiale, men konventionelle seismometre ødelægges hurtigt i det fjendtlige miljø.

Et instrument kaldet et optisk seismometer ser ud til at klare udfordringen, imidlertid. I journalen Seismologiske forskningsbreve , et hold videnskabsmænd beskriver, hvordan de udviklede og installerede et optisk seismometer kun ti meter væk fra en udspyende fumarole (en gas- og dampventil) ved den caribiske vulkans topmøde.

Bevægelsen af ​​det optiske seismometer (og derfor af jorden) estimeres ved hjælp af et interferensfænomen, som opstår, når en infrarød laserstråle reflekteres af den spejlede overflade af seismometerets mobile masse. Denne laserstråle føres mellem seismometeret på toppen og en fjern og sikker optoelektronisk station gennem et langt fiberoptisk kabel, bestige vulkanens skråning. Stationen beregner jordens forskydning og sender registreringerne i realtid til det franske vulkanologiske og seismologiske observatorium i Guadeloupe.

Seismometeret fungerer rent mekanisk, og kræver ingen elektronik eller strømforsyning, der ville være sårbar over for topmødeforholdene, sagde Romain Feron, avisens hovedforfatter fra ESEO-gruppen og LAUM-laboratoriet ved Université du Mans. Instrumentet er indkapslet i teflon for at beskytte det mod svovlholdige gasser, der frigives af fumarolen.

"Det er, til vores viden, det første optiske seismometer med høj opløsning nogensinde installeret på en aktiv vulkan eller anden farlig zone, " skriver Feron og kolleger i SRL.

Seismometerets succes, efter ti års udvikling, antyder, at det kunne være en god seismisk løsning i andre udfordrende miljøer, de bemærkede, herunder olie- og gasproduktionsfelter, atomkraftværker og højtemperatur geotermiske reservoirer.

Nu i drift på vulkanen i ni måneder, instrumentet indsamler data, der vil blive kombineret med andre observationer fra Guadeloupe-observatoriet for bedre at overvåge La Soufrière. Vulkanens sidste betydelige udbrud af gas og damp i 1976 forårsagede evakueringer i Basse Terre, Guadeloupes hovedstad. Siden 2018, vulkanens kuppel og toptopfumaroler er blevet stadig mere aktive.

Seismisk overvågning ved vulkaner kan hjælpe forskere med at forstå bevægelsen og tryksætningen af ​​underjordiske væsker. Det nye optiske seismometer kunne give bedre placeringer for mikroseismiske hændelser under kuplen, og giver et mere detaljeret glimt af "fumarolesignaturen, som hjælper med at begrænse geometrien og aktiviteten af ​​kuplens VVS-system, " sagde Feron.

Instrumentet har optaget seismiske bølger fra et regionalt jordskælv, et jordskælv i Chile, og små seismiske hændelser i vulkanen mindre end 2,5 kilometer (1,6 miles) under toppen, rapporterede forskerne.

Feron og kolleger gjorde en besværlig klatring til La Soufrières 1, 467 meter (4, 813-fods) topmøde i september 2019 for at installere seismometeret, ved hjælp af gasmasker for at beskytte sig mod de giftige gasser, der udspyder fra aktive fumaroler. Ud over gasser og høje temperaturer, holdet skulle holde et vågent øje med vejret under installationen, sagde Feron.

"Det kunne være smukt i bunden af ​​vulkanen, men helvedes på toppen på samme tid, " huskede han. "Det bliver meget risikabelt at bestige vulkanens stejle og glatte skråninger med tungt udstyr på ryggen, for ikke at tale om lyn."