Poznámka editora: V tejto týždennej sérii LiveScience skúma, ako technológia podporuje vedecké skúmanie a objavovanie.
Monitorovanie sopiek je tvrdý koncert. Musíte vedieť, čo sa deje - ale priblíženie sa k nemu je smrteľným problémom.
Našťastie vďaka technológii je jednoduchšie ako kedykoľvek predtým udržiavať si prehľad o horách magma a popol chrliacich po celom svete. Veľká časť tejto technológie umožňuje vedcom udržať krok späť (dokonca sledovať sopky z vesmíru) a zároveň pozorne sledovať sopečnú činnosť. Niektoré z týchto technológií môžu dokonca preniknúť na vrcholky sopiek zahalené oblakmi, čo výskumníkom umožňuje „vidieť“ pozemné zmeny, ktoré by mohli signalizovať bezprostrednú erupciu alebo nebezpečný kolaps lávovej duny.
„Máte radi viac zdrojov informácií, aby ste maximalizovali svoju schopnosť porozumieť tomu, čo sa deje,“ povedal Geoff Wadge, riaditeľ Centra pre vedu o životnom prostredí na University of Reading vo Veľkej Británii.
Úžasná práca
Monitorovanie sopiek bývalo záležitosťou získavania topánok na zemi. Osobná práca v teréne sa dnes samozrejme stáva, ale teraz majú vedci k dispozícii oveľa viac nástrojov na sledovanie zmien 24 hodín denne.
Napríklad vedci sa museli naraziť na sopečné plynové prieduchy, vytiahnuť fľašu, aby zachytili plyn, a potom poslať uzavretú fľašu do laboratória na analýzu. Táto technika bola časovo náročná a nebezpečná vzhľadom na to, že veľké množstvo sopečných plynov je smrteľných. Teraz sa vedci oveľa častejšie obracajú na technológiu pre tieto špinavé pracovné miesta. Napríklad ultrafialové spektrometre merajú množstvo ultrafialového svetla zo slnečného svetla absorbovaného sopečným oblakom. Toto meranie umožňuje vedcom určiť množstvo oxidu siričitého v cloude.
Ďalším nástrojom používaným v havajskom observatóriu sopky od roku 2004 je Fourierov transformačný spektrometer, ktorý funguje podobne, ale namiesto ultrafialového žiarenia používa infračervené svetlo. Jeden z najnovších trikov observatória kombinuje ultrafialovú spektrometriu s digitálnou fotografiou pomocou fotoaparátov, ktoré dokážu zachytiť niekoľko meraní plynu za minútu v teréne. Všetky tieto informácie o plyne pomáhajú vedcom zistiť, koľko magmy je pod sopkou a čo magma robí.
Merací pohyb
Ostatné high-tech techniky sledujú sopkou vyvolaný pohyb po zemi. Deformácia zeme okolo sopky môže signalizovať hroziacu erupciu, ako aj zemetrasenie. Havajské observatórium sopky má viac ako 60 senzorov globálneho systému určovania polohy (GPS), ktoré sledujú pohyb na aktívnych sopečných miestach štátu. Tieto senzory GPS sa príliš nelíšia od senzorov v navigačnom systéme automobilu alebo v telefóne, ale sú citlivejšie.
Tiltometre, ktoré presne znejú, zmerajú, ako sa zem nakláňa v sopečnej oblasti, čo je ďalšia výpovedná známka, že sa niečo môže pod zemou hýbať.
Sledovanie oblohy je užitočné aj na sledovanie sopečných zmien. Satelitné snímky môžu na zemi odhaliť aj nepatrné zmeny nadmorskej výšky. Jedna populárna technika, nazývaná interferometrický syntetický apertúrny radar (alebo InSAR), zahŕňa dva alebo viac satelitných snímok zhotovených z toho istého miesta na obežnej dráhe v rôznych časoch. Zmeny v tom, ako rýchlo sa radarový signál satelitu odrazí späť do vesmíru, odhaľujú jemné deformácie zemského povrchu. Pomocou týchto údajov môžu vedci vytvárať mapy ukazujúce zemné zmeny až po centimeter.
Satelity prechádzajú cez sopky iba tak často, avšak výhľady obmedzujú na každých 10 dní, povedal Wadge pre LiveScience. Na kompenzáciu vedci teraz používajú pozemný radar, podobný radaru, ktorý sa používa na sledovanie počasia, aby sledovali sopečnú činnosť. Wadge a jeho kolegovia vyvinuli jeden nástroj, nazývaný imaginárny snímač topografie sopky za každých poveternostných podmienok (ATVIS), ktorý využíva vlny s frekvenciami iba milimetrov na prenikanie do oblakov, ktoré často zahlcujú vrcholy sopky z pohľadu. S ATVIS môžu vedci „pozerať“ tvorbu lávových kopulí alebo postupne rastúce opuchy na sopkách.
„Lávové kupoly sú veľmi nebezpečné, pretože vylievajú túto vysoko viskóznu lávu na veľkú hromadu a nakoniec sa zrúti. Pri tom vytvára pyroklastický tok,“ povedal Wadge.
Pyroklastický tok je smrtiaca, rýchlo sa pohybujúca rieka horúcich hornín a plynu, ktorá dokáže zabiť tisíce za niekoľko minút.
Wadge a jeho kolegovia testujú ATVIS na vulkanicky aktívnom ostrove Montserrat v západnej Indii. Od roku 1995 sopka Soufriere Hills na ostrove pravidelne vybuchuje.
Radarové merania môžu tiež sledovať toky roztavenej lávy z vesmíru, uviedol Wadge. Hoci satelitné priechody sa môžu vyskytovať iba raz za niekoľko dní, radarové prístroje môžu určiť polohy až na niekoľko metrov (1 až 2 metre). Zhromaždenie snímok vytvorených z priestoru pomaly sa pohybujúceho lávového prúdu môže odhaliť postupnosť toku filmu v štýle filmu, uviedol Wadge.
Špičková technológia
Vedci sa čoraz častejšie obracajú na bezpilotné bezpilotné lietadlá, aby sa vrhli blízko sopky, zatiaľ čo ľuďom bránia v spôsobe ujmy. V marci 2013 NASA preletla do diaľky sopky Turrialba v Kostarike 10 diaľkovo ovládaných bezpilotných lietadiel. 5-kilogramové (2,2 kilogramy) drony mali videokamery natáčané vo viditeľnom aj infračervenom svetle, senzory oxidu siričitého, senzory častíc a fľaše na odber vzduchu. Cieľom je použiť údaje z oblaku na zlepšenie počítačových predpovedí sopečných nebezpečenstiev, ako sú „vog“ alebo toxický sopečný smog.
Technológia môže občas zachytiť erupciu, ktorú by si nikto nevšimol inak. V máji vyvrcholila sopka Cleveland na Aljaške. Sopka je na Aleutských ostrovoch tak vzdialená, že nedochádza k monitorovaniu výbuchov seizmickými sieťami. Erupcie však môžu narušiť leteckú dopravu, takže je dôležité, aby vedci vedeli, kedy dôjde k výbuchu. Na sledovanie rušnej sopky Cleveland používajú vedci observatória sopky Aljaška infrazvuk na detekciu nízkofrekvenčných záchvatov pod rozsahom ľudského sluchu. 4. mája táto technika umožnila vedcom odhaliť tri výbuchy z nepokojnej sopky.
V inom prípade diaľkovej detekcie sopky v auguste 2012 loď v novozélandskom kráľovskom námorníctve oznámila, že v južnom Tichomorí pláva pemza s dĺžkou 482 km. Pôvod pemzy by pravdepodobne zostal záhadou, ale vulkanológ Erik Klemetti z Denison University a vizualizátor NASA Robert Simmon išli za týmto zdrojom. Dvaja vedci prehľadali mesiace satelitných snímok zo satelitov NASA Terra a Aqua a našli prvý náznak erupcie: popolivo sivú vodu a sopečný oblak na podvodnej sopke s názvom Havre Seamount 19. júla 2012.
„Keby ste nevedeli, kde hľadať, vynechali by ste to,“ povedal Klemetti pre LiveScience. Satelitné snímky spolu s ďalšími technologickými pokrokmi umožnili vulkanológom odhaliť viac erupcií ako kedykoľvek predtým.
„Vráťte sa pred 25 rokmi, existuje veľa miest, kde by sme nemali potuchy, že došlo k výbuchu,“ povedal Klemetti.
