Японские ученые выяснили, что соотношение атомов в газах, которые выделяются из вулканических фумарол, может показать, что происходит с магмой под поверхностью. Это поможет заранее понять, когда случится извержение вулкана. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Извержения вулканов унесли уже миллионы жизней за всю историю человечества. Однако люди и сейчас живут вблизи вулканов. Точно предупредить о скором извержении достаточно сложно. Иногда их отслеживают по землетрясениям, но этот метод ненадежен. Поэтому необходимо портативное оборудование, которое будет передавать данные о составе газов в информационный центр. Это поможет предупредить жителей близлежащих областей и избежать катастроф с большим количеством жертв.
Японские ученые показали, что предсказать извержение можно с помощью фумарол. Это трещины в земной коре, через которые выделяются газ и пар. Чаще всего такие расщелины возникают вокруг вулканов. Благодаря изучению химического состава газа, выбрасываемого из отверстий, можно понять, что происходит под земной корой в мантии, где образуется магма и выталкивается наверх в виде лавы. Такое исследование можно сравнить с анализом крови, который берут у человека для выяснения изменений внутренних процессов в организме человека.
«Мы знали, что соотношение изотопов гелия иногда меняется от низкого значения, аналогичного гелию, содержащемуся в земной коре, до высокого значения, подобного гелию в мантии Земли, когда активность магмы возрастает. Это было основано на наблюдении за соотношением изотопов гелия в газе холодного источника на острове Иерро на Канарских островах (в Атлантическом океане у северо-западного побережья Африки), где в 2011 году произошло извержение», — говорит профессор Исследовательского центра передовой науки и технологий Токийского университета Хиротика Сумино.
Команда наблюдала за газами, выделяющимися из фумарол вокруг активного вулкана Кусацу-Ширане. Исследование длилось семь лет (с 2014 по 2021 год), каждые несколько месяцев команда собирала образцы. Затем их переместили в лабораторию, где ученые продолжили анализировать изотопные составы при помощи масс-спектрометра. Исследователи обнаружили изменения в соотношении аргон-40/гелий-3. Эти вещества входят в состав магмы и связаны с пробуждением вулкана, а их соотношение показывает, насколько сильно вспенивается магма. Чем больше магматического газа выделяется, тем выше вероятность извержения. Это связано с повышением давления на гидротермическую систему вулкана, что увеличивает скорость подъема магмы. Таким образом, ученые могут, получив данные с датчика, проанализировать состав и предупредить общественность о скором извержении вулкана.
Стандартные геофизические методы исследования, с помощью которых геологи изучают землетрясения и вулканы, можно сравнить с прослушиванием грудной клетки и измерением размеров тела у врача. Врач может сколько угодно слушать пациента, но для точной постановки диагноза чаще всего нужно сдавать дополнительные анализы. Так и с вулканами — поставить точный диагноз можно только после тщательного анализа химических соединений. И ученые надеются, что их открытие поможет успешно предсказывать извержения.
Автор: Екатерина Глаголева
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
