Szerkesztő megjegyzés: Ebben a heti sorozatban a LiveScience azt vizsgálja, hogy a technológia miként mozgatja a tudományos kutatást és felfedezést.
A vulkánok megfigyelése nehéz fellépés. Tudta, hogy mi folyik itt - de túl közel kerülni egy halálos javaslat.
Szerencsére a technológia minden eddiginél könnyebbé tette a fülek tartását a földi hegyekben és a hamu-hegyes hegyekben. Ennek a technológiának a nagy része lehetővé teszi a kutatók számára, hogy visszatérjenek (még a vulkánokat is űrből figyelve), miközben szorosan figyelemmel kísérik a vulkáni tevékenységeket. Ezen technológiák némelyike még áthatolhat a felhő által körülvett vulkáncsúcsokon, lehetővé téve a kutatóknak, hogy „észrevegyék” a föld változásait, amelyek jelezhetik a küszöbön álló kitörést vagy a veszélyes láva kupola összeomlását.
"Tetszik, ha több információforrásból áll, hogy maximalizálja képességeit, hogy megértsék, mi folyik" - mondta Geoff Wadge, az Egyesült Királyságbeli Readingi Egyetem Környezetvédelmi Rendszerek Tudományos Központjának igazgatója.
Gasztos munka
A vulkánok megfigyelésekor a csizma a földre került. A személyes terepmunka természetesen még ma is megtörténik, de a tudósok sokkal több eszközzel rendelkeznek a nap folyamán bekövetkező változások nyomon követésére.
Például a kutatóknak egyszerre be kellett vonulniuk a vulkanikus gázszellőztetőkhöz, ki kellett húzni egy palackot a gáz elfogásához, majd elküldeni a lezárt palackot laboratóriumba elemzés céljából. Ez a technika időigényes és veszélyes volt, tekintve, hogy sok vulkáni gáz halálos. Most a tudósok sokkal gyakrabban fordulnak technológiához e piszkos munkákhoz. Az ultraibolya spektrométerek például mérik a vulkáni hullám által elnyelt napfény ultraibolya fényének mennyiségét. Ez a mérés lehetővé teszi a kutatók számára, hogy meghatározzák a kén-dioxid mennyiségét a felhőben.
Egy másik eszköz, amelyet a hawaii vulkánmegfigyelő intézetnél 2004 óta használnak, a Fourier transzformációs spektrométer, amely hasonlóan működik, de ultraibolya helyett infravörös fényt használ. Az obszervatórium egyik legújabb trükköje az ultraibolya spektrometriát és a digitális fényképezést ötvözi olyan kamerákkal, amelyek percenként több gázmérést tudnak rögzíteni a terepen. Mindez a gázinformáció segít a kutatóknak kitalálni, hogy mennyi magma van a vulkán alatt, és mit csinál ez a magma.
A mozgás mérése
Más csúcstechnika követi a vulkán által kiváltott talajmozgást. A talaj deformációja a vulkán körül jelezheti a közelgő kitörést, csakúgy, mint a földrengések. A Hawaii Vulkánmegfigyelő Intézetnek több mint 60 globális helymeghatározó rendszere (GPS) rendelkezik az állam aktív vulkáni területein történő mozgást követő érzékelőkkel. Ezek a GPS-érzékelők nem különböznek nagyban az autó navigációs rendszerében vagy a telefonban lévőktől, de érzékenyebbek.
A tiltométerek, amelyek pontosan olyanok, mint amilyennek hangzik, megmérik, hogy a talaj miként dől egy vulkáni térségben. Ez egy másik figyelmeztető jel azt jelzi, hogy valami keverhető lehet a föld alatt.
Az égbolton történő szemmel látás is hasznos a vulkáni változások követésére. A műholdas képek akár a perc magasságbeli változásait is feltárhatják a földön. Az egyik népszerű technika, az úgynevezett interferometrikus szintetikus apertúra radar (vagy InSAR) két vagy több műholdas képet tartalmaz, amelyek ugyanazon a ponton készülnek keringő pályán különböző időpontokban. A műholdas radarjele visszajutásának az űrbe jutásának gyors változásai a Föld felszínén finom deformációkat mutatnak. Ezen adatok felhasználásával a tudósok térképeket készíthetnek, amelyek a talaj centiméterre eső változásait mutatják.
A műholdak csak ritkán haladnak át a vulkánon, azonban a nézetet legfeljebb 10 napra korlátozhatják - mondta Wadge a LiveScience-nek. Ennek kompenzálására a kutatók most már földi radarokat helyeznek üzembe, hasonlóan az időjárás követésére használt radarhoz, hogy figyelemmel kísérjék a vulkáni tevékenységeket. Wadge és kollégái kifejlesztettek egy olyan eszközt, amelyet minden időjárási vulkáni topográfiai elképzelés érzékelőnek (ATVIS) hívnak, amely csupán milliméteres frekvenciájú hullámokat használ áthatolni a felhőkben, amelyek gyakran elrejtik a vulkáni csúcsokat. Az ATVIS segítségével a tudósok "figyelhetik" a láva kupolák kialakulását vagy fokozatosan növekvő duzzanatot a vulkánokon.
"A láva kupolák nagyon veszélyesek, mert ezt a nagyon viszkózus lávát egy nagy halomba öntik ki, és végül összeomlik. Ennek során piroklasztikus áramlást eredményez" - mondta Wadge.
A piroklasztikus áramlás egy meleg kőzet és gáz halálos, gyorsan mozgó folyója, amely több ezer perc alatt megölik.
Wadge és kollégái teszik az ATVIS-t a vulkanikusan aktív nyugat-indiai Montserrat-szigeten. 1995 óta a szigeten található Soufriere Hills-i vulkán időszakosan kitör.
A radarmérések nyomon követhetik az olvadt láva áramlását az űrből - mondta Wadge. Noha a műholdas áthaladás csak néhány naponként fordulhat elő, a radarkészülékek néhány méterre (1-2 méter) pontosan meg tudják határozni a helyszíneket. Wadge szerint, ha összeállítunk egy lassan mozgó lávaáramlás űréből készített képeket, fel lehet mutatni egy "filmstílusú" sorozatot az áramlás előrehaladásáról.
Élvonalbeli tech
A tudósok egyre inkább pilóta nélküli drónokhoz fordulnak, hogy egy vulkán közelében mozduljanak el, miközben az embereket elkerülik a káros hatásoktól. 2013 márciusában a NASA 10 távirányítású, pilóta nélküli drónhajóval repült a Costa Rica-i Turrialba vulkán tollazatába. Az 5 fontos (2,2 kg) drónák videokamerákat szállítottak, mind látható, mind infravörös fényben, kén-dioxid-érzékelőkben, részecske-érzékelőkben és levegő-mintavevő palackokban. A cél a tollazatból származó adatok felhasználása a vulkáni veszélyek, például a "vog" vagy a mérgező vulkáni szmog számítógépes előrejelzéseinek javítására.
Időnként a technológia akár kitörést is képes elkapni, amelyet senki más nem észrevett volna. Májusban Alaszka távoli Cleveland vulkánja felrobbantotta a tetejét. A vulkán az Aleut-szigeteken helyezkedik el, olyan távoli, hogy a robbanásokra nincs szeizmikus hálózatfigyelés. A kitörések azonban megszakíthatják a légi utazást, ezért alapvető fontosságú, hogy a kutatók tudják, mikor történik robbanás. Az elfoglalt Cleveland-i vulkán nyomon követésére az alaszkai vulkáni obszervatórium tudósai infravörös hangot használnak az emberi hallás hatóköre alatti alacsony frekvenciájú morgások észlelésére. Május 4-én ez a technika lehetővé tette a tudósoknak, hogy három robbanást észleljenek a nyugtalan vulkánból.
Egy másik, távoli vulkánérzékelés esetén, 2012 augusztusában az új-zélandi királyi haditengerészetben lévő hajó úszott egy újabb, 852 mérföld (482 km) hosszú köszöntő szigetet a Csendes-óceán déli részén. A sövény eredete valószínűleg rejtély maradt, ám Erik Klemetti, a Denison Egyetem vulkanológusa és a NASA megjelenítője Robert Simmon a forrást megragadta. A két tudós hónapokon át műholdas képeket kerest a NASA Terra és Aqua műholdaiból, és megtalálta a kitörés első tippét: hamu-szürke víz és egy vulkáni hullám a Havre-parti nevű víz alatti vulkánon, 2012. július 19-én.
"Ha nem tudná, hol kell keresnie, akkor kihagyta volna" - mondta Klemetti a LiveScience-nek. A műholdas képek és más technológiai fejlesztések mellett a vulkanológusok több, mint korábban kitörést észleltek, mondta.
"Visszatérve 25 évvel ezelőtt, rengeteg olyan hely van, ahol semmiféle sejtelmünk sem lenne a kitörésről" - mondta Klemetti.
