Poznámka editora: V této týdenní řadě LiveScience zkoumá, jak technologie řídí vědecký výzkum a objevy.
Monitorování sopek je tvrdý koncert. Musíte vědět, co se děje - ale přiblížit se je smrtící výrok.
Naštěstí technologie usnadnila, než kdy jindy, udržovat si přehled o horách magmatu a popela chrlících po celém světě. Hodně z této technologie umožňuje vědcům držet krok zpět (dokonce i sledovat sopky z vesmíru) a přitom pozorně sledovat sopečnou aktivitu. Některé z těchto technologií mohou dokonce proniknout na vrcholky sopek zahalené v oblacích, což vědcům umožňuje „vidět“ pozemní změny, které by mohly signalizovat bezprostřední erupci nebo nebezpečný kolaps lávové kupole.
„Rádi byste měli více zdrojů informací, abyste maximalizovali svou schopnost porozumět tomu, co se děje,“ řekl Geoff Wadge, ředitel Centra pro vědu o životním prostředí na University of Reading ve Velké Británii.
Plynná práce
Sledování sopek bývalo otázkou, jak dostat boty na zem. Osobní práce v terénu se samozřejmě stále děje i dnes, ale nyní mají vědci k dispozici mnohem více nástrojů pro sledování změn po celý den.
Například vědci museli najednou projít se sopečnými průduchy plynu, vytáhnout láhev, aby zachytili plyn, a pak poslat uzavřenou láhev do laboratoře k analýze. Tato technika byla časově náročná a nebezpečná vzhledem k tomu, že velké množství vulkanických plynů je smrtelných. Nyní se vědci mnohem častěji obracejí k technice pro tyto špinavé práce. Například ultrafialové spektrometry měří množství ultrafialového světla ze slunečního světla absorbovaného vulkanickým oblakem. Toto měření umožňuje vědcům určit množství oxidu siřičitého v cloudu.
Dalším nástrojem používaným v havajské observatoře sopky od roku 2004 je Fourierův transformační spektrometr, který pracuje podobně, ale místo ultrafialového záření používá infračervené světlo. A jeden z nejnovějších triků observatoře kombinuje ultrafialovou spektrometrii s digitální fotografií pomocí fotoaparátů, které mohou v poli zachytit několik měření plynu za minutu. Všechny tyto informace o plynu pomáhají vědcům zjistit, kolik magmatu je pod sopkou a co magma dělá.
Měřicí pohyb
Jiné high-tech techniky sledují sopkou vyvolaný pohyb po zemi. Deformace země kolem sopky může signalizovat hrozící erupci, stejně jako zemětřesení. Havajská sopka Observatory má více než 60 senzorů globálního systému určování polohy (GPS), které sledují pohyb na aktivních sopečných místech státu. Tyto GPS senzory se příliš neliší od senzorů v navigačním systému vašeho automobilu nebo v telefonu, ale jsou citlivější.
Tiltometry, které přesně znějí, měří, jak se půda naklápí v sopečné oblasti, což je další signál, který ukazuje, že se něco může pod zemí vznášet.
Mít oko na obloze je také užitečné pro sledování sopečných změn. Satelitní snímky mohou odhalit i nepatrné změny nadmořské výšky na zemi. Jedna oblíbená technika zvaná interferometrický syntetický aperturní radar (nebo InSAR) zahrnuje dva nebo více satelitních snímků pořízených ze stejného místa na oběžné dráze v různých časech. Změny v tom, jak rychle se satelitní radarový signál odrazí zpět do vesmíru, odhalují jemné deformace zemského povrchu. Na základě těchto údajů mohou vědci vytvářet mapy ukazující změny země až po centimetr.
Satelity předávají sopky jen tak často, nicméně omezují výhled na každých 10 dní, řekl Wadge LiveScience. Pro kompenzaci vědci nyní používají pozemní radar, podobný radaru používanému ke sledování počasí, aby sledovali vulkanickou aktivitu. Wadge a jeho kolegové vyvinuli jeden nástroj, nazývaný imaginární snímač topografie sopky za každého počasí (ATVIS), který využívá vlny s kmitočty pouhých milimetrů k proniknutí do mraků, které často shlukují sopečné vrcholy z pohledu. S ATVIS mohou vědci „sledovat“ vznik lávových kopulí nebo postupně rostoucí otoky na sopkách.
"Lávové kopule jsou velmi nebezpečné, protože vylévají tuto vysoce viskózní lávu ve velké hromádce a nakonec se zhroutí. Přitom vytváří pyroklastický tok," řekl Wadge.
Pyoklastický tok je smrtící, rychle se pohybující řeka horkých hornin a plynu, která dokáže zabít tisíce v minutách.
Wadge a jeho kolegové testují ATVIS na sopečně aktivním ostrově Montserrat v západní Indii. Od roku 1995 sopka Soufriere Hills na ostrově pravidelně propukla.
Radarová měření mohou také sledovat toky roztavené lávy z vesmíru, řekl Wadge. Ačkoli satelitní průchody mohou nastat jen jednou za několik dní, radarové přístroje mohou určit polohu až na několik stop (1 až 2 metry). Shromáždění obrázků pořízených z prostoru pomalu se pohybujícího lávového proudu může odhalit sekvenci „filmového stylu“, jak se tok posouvá, řekl Wadge.
Špičková technologie
Vědci se stále častěji obracejí na bezpilotní bezpilotní letouny, aby se vrhli blízko k sopce a přitom lidem bránili v cestě škod. V březnu 2013 vyslala NASA do dálky sopky Turrialba na Kostarice 10 dálkově ovládaných bezpilotních letounů. 5kil (2,2 kg) drony nesly videokamery natáčející se ve viditelném i infračerveném světle, senzory oxidu siřičitého, senzory částic a láhve na odběr vzduchu. Cílem je použít data z oblaku ke zlepšení počítačových předpovědí sopečných rizik, jako je „vog“ nebo toxický sopečný smog.
Technologie může občas zachytit erupci, kterou by si nikdo nevšiml jinak. V květnu vyrazila na vrchol Aljašky vzdálená sopka Cleveland. Sopka je na Aleutských ostrovech, tak vzdálená, že nedochází k žádnému seizmickému monitorování explozí. Erupce však může narušit leteckou dopravu, takže je zásadní, aby vědci věděli, kdy dojde k explozi. Pro sledování rušné sopky Cleveland používají vědci observatoře sopky Aljašky infrazvuk k detekci nízkofrekvenčních řinčení pod rozsahem lidského sluchu. 4. května tato technika umožnila vědcům odhalit tři výbuchy z neklidné sopky.
V dalším případě detekce sopky na dálku v srpnu 2012 hlásila loď v Novém Zélandu královské námořnictvo plovoucí ostrov pemzy měřící 482 km v jižním Pacifiku. Původ pemzy by pravděpodobně zůstal záhadou, ale vulkanolog Erik Klemetti z Denison University a vizualizér NASA Robert Simmon šli za zdrojem nesmírně. Oba vědci prohledali měsíce satelitních snímků ze satelitů NASA Terra a Aqua a našli první náznak erupce: jasanově šedou vodu a sopečný oblak u podvodní sopky zvané Havre Seamount 19. července 2012.
„Kdybyste nevěděli, kam se podívat, postrádali byste to,“ řekl Klemetti LiveScience. Satelitní snímky, spolu s dalšími technologickými pokroky, umožnily vulkanologům detekovat více erupcí než kdykoli předtím, řekl.
„Vraťte se zpět před 25 lety, existuje spousta míst, kde bychom neměli ponětí, že došlo k výbuchu,“ řekl Klemetti.
