Toimetaja märkus: Selles iganädalases sarjas uurib LiveScience, kuidas tehnoloogia juhib teadusuuringuid ja avastusi.
Vulkaanide jälgimine on raske üritus. Olete juba teada saanud, mis toimub - kuid liiga lähedale saamine on surmav ettepanek.
Õnneks on tehnoloogia muutnud maakera magma- ja tuhamägedes mägedel klapide pidamise lihtsamaks kui kunagi varem. Suur osa sellest tehnoloogiast võimaldab teadlastel liikuda tagasiteel (isegi vulkaanide kosmosest jälgimisel), jälgides samal ajal vulkaanilist aktiivsust tähelepanelikult. Mõni neist tehnoloogiatest võib tungida isegi pilvedega ümbritsetud vulkaanipiikidesse, võimaldades teadlastel "näha" maapealseid muutusi, mis võivad anda märku peatsest purskest või ohtlikust laavakupli varisemisest.
"Teile meeldib, et teil on mitu teabeallikat, et maksimeerida oma võimet aru saada, mis toimub," ütles Suurbritannia Readingi ülikooli keskkonnasüsteemide teaduskeskuse direktor Geoff Wadge.
Gaasiline töö
Vulkaanide jälgimine tähendas varem saapade maale toomist. Isiklikke välitöid tehakse muidugi tänapäevalgi, kuid nüüd on teadlaste käsutuses palju rohkem tööriistu ööpäevaringselt toimuvate muutuste jälgimiseks.
Näiteks pidid teadlased korraga laskma vulkaaniliste gaasiavade juurde, gaasi kogumiseks pudeli välja tõmmata ja seejärel saatma suletud pudeli laborisse analüüsimiseks. See tehnika oli aeganõudev ja ohtlik, arvestades, et suur hulk vulkaanilisi gaase on surmavad. Nüüd pöörduvad teadlased nende räpaste tööde jaoks sagedamini tehnoloogia poole. Ultraviolett-spektromeetrid näiteks mõõdavad ultraviolettvalguse kogust päikesevalgusest, mida neelab vulkaaniline vool. See mõõtmine võimaldab teadlastel tuvastada vääveldioksiidi kogust pilves.
Teine tööriist, mida Hawaii vulkaanide vaatluskeskuses on kasutatud alates 2004. aastast, on Fourieri teisendusspektromeeter, mis töötab sarnaselt, kuid kasutab ultraviolettkiirguse asemel infrapunavalgust. Ja üks vaatluskeskuse uusimaid trikke ühendab ultraviolett-spektromeetria digitaalse fotograafiaga, kasutades kaameraid, mis suudavad põllul mitu gaasi mõõtmist minutis. Kogu see gaasiteave aitab teadlastel välja selgitada, kui palju magmat vulkaani all on ja mida see magma teeb.
Liikumise mõõtmine
Muud kõrgtehnoloogilised tehnikad jälgivad vulkaanide poolt põhjustatud maapealset liikumist. Maapinna deformeerumine vulkaani ümber võib anda märku eelseisvast purskest, nagu ka maavärinad. Havai vulkaanide vaatluskeskusel on enam kui 60 globaalse positsioneerimissüsteemi (GPS) andurit, mis jälgivad liikumist osariigi aktiivsetel vulkaanilistel aladel. Need GPS-andurid ei erine palju teie auto navigatsioonisüsteemis või telefonis olevatest, kuid need on tundlikumad.
Tiltomeetrid, mis on täpselt sellised, nagu nad kõlavad, mõõdavad, kuidas maapind vulkaanilises piirkonnas kaldub, see on veel üks märgulamp, mis näitab, et midagi võib maapinnast segada.
Ka taevalaotuse nägemine on mugav vulkaaniliste muutuste jälgimiseks. Satelliidipildid võivad näidata isegi minimaalseid kõrguse muutusi maapinnal. Üks populaarne tehnika, mida nimetatakse interferomeetriliseks sünteetilise ava radariks (või InSAR), hõlmab kahte või enamat satelliidipilti, mis on tehtud samalt kohalt orbiidil erinevatel aegadel. Muutused satelliidi radarisignaali tagasi kosmosesse tagasipöördumises näitavad Maa pinna peent deformatsioone. Neid andmeid kasutades saavad teadlased luua kaarte, mis näitavad maapinna muutusi sentimeetrini.
Satelliidid mööduvad vulkaanidest ainult nii sageli, kuid piiravad vaateid parimal juhul iga 10 päevaga, ütles Wadge LiveScience'ile. Selle hüvitamiseks kasutavad teadlased nüüd vulkaanilisel aktiivsusel silma peal hoidmiseks maapealset radarit, mis on sarnane ilmastiku jälgimiseks kasutatava radariga. Wadge ja tema kolleegid on välja töötanud ühe tööriista, mida nimetatakse ilmastiku vulkaanide topograafilise kujutise anduriks (ATVIS) ja mis kasutab kõigest millimeetri sagedusega laineid, et tungida pilvedesse, mis sageli varjavad vulkaanilisi piike. ATVIS-i abil saavad teadlased vulkaanidel "jälgida" laava kuplite moodustumist või järk-järgult kasvavaid turseid.
"Lava kuplid on väga ohtlikud, kuna nad valavad selle väga viskoosse laava suuresse hunnikusse välja ja lõpuks see variseb kokku. Seda tehes tekitab see püroklastilist voolu," ütles Wadge.
Püroklastiline vool on surmav, kiiresti liikuv kuuma kivimi ja gaasi jõgi, mis võib tuhandeid minutite jooksul tappa.
Wadge ja tema kolleegid katsetavad ATVIS-i vulkaaniliselt aktiivsel Lääne-India saarel Montserratil. Alates 1995. aastast on saarel asuv Soufriere Hillsi vulkaan perioodiliselt purskama hakanud.
Radari mõõtmistega saab jälgida ka sula laava voogu kosmosest, ütles Wadge. Ehkki satelliitide läbisõit võib toimuda ainult iga paari päeva tagant, suudavad radariinstrumendid täpsustada asukoha kuni mõne jala (1–2 meetrini). Wadge ütles, et aeglaselt liikuva laavavoolu kosmosest tehtud piltide kokku panemine võib näidata "filmistiilis" jada, kuidas vool edeneb.
Tipptasemel tehnoloogia
Üha enam pöörduvad teadlased mehitamata droonide poole, et jõuda vulkaani lähedale, hoides samal ajal inimesi kahjulike võimaluste eest. NASA lendas 2013. aasta märtsis 10 kaugjuhtimisega mehitamata droonimissiooni Costa Rica Turrialba vulkaani sulestikku. Viie naela (2,2 kilogrammi) droonidel olid kaasas videokaamerad, mis filmisid nii nähtava kui ka infrapuna valguse, vääveldioksiidi andurite, osakeste andurite ja õhuproovide võtmise pudelites. Eesmärk on kasutada plummi andmeid, et parandada arvutipõhiseid prognoose vulkaaniliste ohtude, näiteks "vog" või toksilise vulkaanilise sudu kohta.
Aeg-ajalt suudab tehnoloogia tabada isegi purse, mida keegi poleks muidu märganud. Mais puhus Alaska kauge Clevelandi vulkaan selle tippu. Vulkaan asub Aleuudi saartel, nii kaugel, et plahvatuste jaoks pole seismilise võrgu järelevalvet. Kuid purse võib häirida lennureisi, seetõttu on ülioluline, et teadlased teaksid, kui plahvatus toimub. Kiire Clevelandi vulkaani jälgimiseks kasutavad Alaska vulkaani observatooriumi teadlased infrapuna abil madalsageduslikke kolistumisi, mis jäävad inimese kuulmisulatusest madalamale. 4. mail võimaldas see tehnika teadlastel tuvastada rahutult vulkaanilt kolm plahvatust.
Veel ühe vulkaani kaugtuvastuse juhtumi korral teatas 2012. aasta augustis Uus-Meremaa kuningliku mereväe laev Vaikse ookeani lõunaosas ujuvast pimsssaarest, mille pikkus oli 300 miili (482 km). Pimssiku päritolu oleks tõenäoliselt jäänud saladuseks, kuid Denisoni ülikooli vulkanoloog Erik Klemetti ja NASA visualiseerija Robert Simmon läksid allikat varjama. Kaks teadlast otsisid NASA Terra ja Aqua satelliitidelt kuudepikkuseid satelliitfotosid ja leidsid esimese vihje purskele: tuhahalli veega ja vulkaanilise haardega veealusel vulkaanil, mida nimetatakse Havre'i järveks 19. juulil 2012.
"Kui te ei teaks, kust otsida, oleksite sellest ilma jäänud," rääkis Klemetti LiveScience'ile. Satelliidipildid koos muude tehnoloogiliste arengutega võimaldasid vulkanoloogidel tuvastada rohkem purseid kui kunagi varem, ütles ta.
"25 aastat tagasi tagasi on palju kohti, kus meil poleks olnud aimugi, et purske toimus," sõnas Klemetti.
