Разговорить вулкан с помощью лазера: ученые нашли способ предсказать извержение

Наука о вулканах чрезвычайно важна для улучшения понимания того, как они работают и что заставляет их извергаться. Исследователи полагают, что понимание этих процессов в конечном итоге позволит защитить людей, которые живут вблизи этой "дремлющей опасности", пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Почему вулканы извергаются

В новом исследовании ученые из Университетов Квинсленда и Аделаиды сосредоточились на использовании лазерной технологии, которая помогает изучить химический состав извергнутой магмы с течением времени. Дело в том, что именно химический состав магмы влияет на ее текучесть, взрывоопасность, а также в целом на потенциал опасности. Исследователи полагают, что результаты их исследования могут помочь в будущем мониторинге и прогнозировании вулканических извержений.

Магма представляет собой расплавленную породу, состоящая из жидкости, газа и кристаллов, которые растут по мере того, как температура магмы падает во время ее движения к поверхности планеты. Когда расплавленная порода извергается, она превращается в поток лавы и высвобождает газ, а затем охлаждается и превращается в вулканическую породу. Эта порода содержит кристаллы, которые медленно охлаждаются внутри вулкана и, по сути, являются встроенными в более тонкую каменную матрицу, быстро остывающую на поверхности.

Ученые отмечают, что кристаллы, образовавшиеся в недрах вулкана, представляют собой отличный архив подготовки к извержению. Однако они также могут мешать, в тех случаях, когда исследователи пытаются сосредоточиться на расплаве, который несет их на поверхность, и на том как меняется его свойства во время извержения.

Чтобы изолировать сигнал расплава, ученые использовали ультрафиолетовый лазер, подобный тому, что используется в хирургии — это позволило им взорвать матрицу породы между более крупными кристаллами. Затем исследователи проанализировали генерируемые лазером частицы, используя масс-спектрометрию. В результате им удалось определить состав вулканической матрицы.

Исследователи отмечают, что этот метод позволяет быстро и подробно измерить химический состав расплава и его эволюцию с течением времени. В сравнении с более традиционными методами анализа, этот значительно ускоряет процесс.

Разрушительная катастрофа на Канарских островах

Исследование ученых было сосредоточено на извержении вулкана на острове Ла-Пальма в 2021 году, которое стало самым разрушительным за всю историю Канарских островов. В общей сложности за три месяца, с сентября по декабрь 2021 года около 160 миллионов кубометров лавы покрыли более 12 квадратных километров суши. В результате извержения были разрушены более 1600 домов, а около 7 000 человек пришлось эвакуировать.

В ходе исследования ученые проанализировали образцы лавы, систематически собираемые коллегами в Испании в течение всех трех месяцев извержения. Ученые использовали лазерный метод и смогли увидеть изменения в химическом составе лавы, связанные с изменениями в землетрясениях и выбросах диоксида серы, а также типе извержений. Исследователи смогли изучить переход от густой лавы в начале извержения к жидкой, которая образовала быстрые лавовые реки и тоннели.

Кроме того, ученым удалось обнаружить ключевое изменение в химическом составе лавы приблизительно за 2 недели до завершения извержения, что предполагает охлаждение магмы. Авторы исследования отмечают, что подобные изменения в дальнейшем можно использовать в качестве сигнала о прекращении извержения разных вулканов в будущем.

Прогнозирование вулканической активности

Исследователи отмечают, что человечество, увы, не может, предотвратить извержение вулкана, однако их мониторинг уже улучшился за последние несколько десятилетий. Все это позволяет "заглянуть внутрь вулкана" и лучше прогнозировать их активность.

Ученые считают, что этот новый лазерный метод можно использовать для изучения вулканических образцов — в конце концов он может пролить свет на эволюцию извержений в целом, а также поможет исследователям понять, как и когда они начинают извергаться.