หมายเหตุของบรรณาธิการ: ในซีรีย์รายสัปดาห์นี้ LiveScience จะสำรวจว่าเทคโนโลยีขับเคลื่อนการสำรวจและค้นพบทางวิทยาศาสตร์อย่างไร
การเฝ้าระวังภูเขาไฟเป็นสิ่งที่ยากมาก คุณต้องรู้ว่าเกิดอะไรขึ้น - แต่การเข้าใกล้เกินไปเป็นเรื่องที่ร้ายแรง
โชคดีที่เทคโนโลยีทำให้ง่ายขึ้นกว่าเดิมในการติดตามดูภูเขาแมกมาและเถ้าที่พ่นออกไปทั่วโลก เทคโนโลยีนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถถอยกลับ (แม้จะเฝ้าดูภูเขาไฟจากอวกาศ) ในขณะที่คอยจับตาดูกิจกรรมภูเขาไฟอย่างใกล้ชิด เทคโนโลยีเหล่านี้บางส่วนสามารถเจาะยอดภูเขาไฟที่พุ่งทะลุเมฆได้ทำให้นักวิจัยสามารถ "เห็น" การเปลี่ยนแปลงภาคพื้นดินที่อาจส่งสัญญาณการปะทุที่ใกล้เข้ามาหรือการล่มสลายของโดมลาวาที่อันตราย
“ คุณต้องการให้มีแหล่งข้อมูลมากมายเพื่อเพิ่มความสามารถในการเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้น” เจฟฟ์วาเดจผู้อำนวยการศูนย์วิทยาศาสตร์ระบบสิ่งแวดล้อมของมหาวิทยาลัยรีดดิงกล่าวในสหราชอาณาจักร
งานที่น่ากลัว
การเฝ้าสังเกตภูเขาไฟนั้นเคยเป็นเรื่องของการบูทบนพื้น แน่นอนการทำงานภาคสนามของบุคคลยังคงเกิดขึ้นในวันนี้ แต่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์มีเครื่องมือมากขึ้นเพื่อกำจัดการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
ยกตัวอย่างเช่นนักวิจัยในครั้งเดียวต้องไปที่ช่องระบายอากาศของภูเขาไฟดึงขวดออกมาเพื่อจับก๊าซแล้วส่งขวดที่ปิดผนึกไปยังห้องปฏิบัติการเพื่อทำการวิเคราะห์ เทคนิคนั้นใช้เวลานานและอันตรายโดยพิจารณาว่ามีก๊าซภูเขาไฟจำนวนมากเสียชีวิต ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์หันมาใช้เทคโนโลยีมากขึ้นสำหรับงานที่สกปรกเหล่านี้ ยกตัวอย่างเช่นสเปกโตรมิเตอร์อุลตร้าไวโอเลตวัดปริมาณของแสงอุลตร้าไวโอเลตจากแสงอาทิตย์ที่ถูกดูดซับด้วยขนนกภูเขาไฟ การวัดนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถกำหนดปริมาณของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในเมฆ
อีกเครื่องมือหนึ่งที่ใช้งานที่หอสังเกตการณ์ภูเขาไฟฮาวายตั้งแต่ปี 2004 คือสเปคโตรมิเตอร์แปลงฟูริเยร์ซึ่งทำงานคล้ายกัน แต่ใช้แสงอินฟราเรดแทนรังสีอัลตราไวโอเลต และหนึ่งในกลอุบายใหม่ล่าสุดของหอสังเกตการณ์นั้นรวมเอารังสีอุลตร้าไวโอเลตกับการถ่ายภาพดิจิตอลโดยใช้กล้องที่สามารถตรวจวัดก๊าซได้หลายครั้งต่อนาทีในสนาม ข้อมูลก๊าซทั้งหมดนี้ช่วยให้นักวิจัยทราบว่าแมกมาอยู่ใต้ภูเขาไฟมากแค่ไหนและแมกมานั้นทำอะไร
การวัดการเคลื่อนไหว
เทคนิคไฮเทคอื่น ๆ ติดตามการเคลื่อนที่ของภูเขาไฟที่ถูกกระตุ้น การเปลี่ยนรูปพื้นดินรอบ ๆ ภูเขาไฟสามารถส่งสัญญาณการปะทุที่กำลังจะเกิดขึ้นเช่นเดียวกับแผ่นดินไหว หอสังเกตการณ์ภูเขาไฟฮาวายมีเซ็นเซอร์ระบบระบุตำแหน่งทั่วโลก (GPS) มากกว่า 60 ตัวติดตามการเคลื่อนไหวที่ไซต์ภูเขาไฟที่กำลังทำงานอยู่ของรัฐ เซ็นเซอร์ GPS เหล่านี้ไม่แตกต่างจากระบบนำทางในรถยนต์หรือในโทรศัพท์ของคุณมากนัก แต่มีความไวมากกว่า
Tiltometers ซึ่งเป็นสิ่งที่พวกเขาดูเหมือนว่าวัดพื้นดินเอียงในพื้นที่ภูเขาไฟสัญญาณอื่นปากโป้งว่าสิ่งที่อาจตื่นเต้นด้านล่างพื้นดิน
การมีตาบนท้องฟ้านั้นมีประโยชน์สำหรับการติดตามการเปลี่ยนแปลงของภูเขาไฟเช่นกัน ภาพถ่ายจากดาวเทียมสามารถเปิดเผยการเปลี่ยนแปลงระดับความสูงเพียงไม่กี่นาทีบนพื้นดิน เทคนิคหนึ่งที่ได้รับความนิยมเรียกว่าเรดาร์รูรับแสงสังเคราะห์แบบอินเตอร์เฟอโรเมท การเปลี่ยนแปลงความเร็วของสัญญาณเรดาร์ของดาวเทียมที่สะท้อนกลับสู่อวกาศแสดงให้เห็นถึงความผิดปกติเล็กน้อยในพื้นผิวโลก การใช้ข้อมูลนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างแผนที่แสดงการเปลี่ยนแปลงพื้นดินลงไปถึงเซนติเมตร
ดาวเทียมส่งผ่านภูเขาไฟทุกครั้งเท่านั้นอย่างไรก็ตามการ จำกัด จำนวนการดูทุก ๆ 10 วันอย่างดีที่สุด Wadge กล่าวกับ LiveScience เพื่อชดเชยนักวิจัยกำลังปรับใช้เรดาร์ภาคพื้นดินซึ่งคล้ายกับเรดาร์ที่ใช้ติดตามสภาพอากาศเพื่อจับตาดูกิจกรรมภูเขาไฟ Wadge และเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนาเครื่องมือหนึ่งที่เรียกว่าเซ็นเซอร์ภูมิประเทศภูเขาไฟทุกสภาพอากาศ (ATVIS) ซึ่งใช้คลื่นที่มีความถี่เพียงแค่มิลลิเมตรเพื่อเจาะเมฆที่มักจะปกคลุมยอดเขาจากมุมมอง ด้วย ATVIS นักวิทยาศาสตร์สามารถ "เฝ้าดู" การก่อตัวของโดมลาวาหรือค่อยๆขยายตัวในภูเขาไฟ
“ โดมลาวานั้นอันตรายมากเพราะพวกมันไหลออกมาจากลาวาที่มีความหนืดสูงในกองใหญ่และในที่สุดมันก็พังทลายลงในการทำเช่นนั้นมันจะสร้างการไหลเวียนของ pyroclastic” Wadge กล่าว
การไหลเวียนของ Pyroclastic เป็นแม่น้ำที่ร้อนแรงและเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วของหินร้อนและก๊าซซึ่งสามารถฆ่าคนนับพันในไม่กี่นาที
Wadge และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังทดสอบ ATVIS บนเกาะเวสต์อินดีสของมอนต์เซอร์รัต ตั้งแต่ปี 1995 ภูเขาไฟ Soufriere Hills บนเกาะได้รับการปะทุเป็นระยะ
การตรวจวัดเรดาร์สามารถติดตามการไหลของลาวาหลอมเหลวจากอวกาศ Wadge กล่าว แม้ว่าการส่งผ่านดาวเทียมอาจเกิดขึ้นทุก ๆ สองสามวัน แต่เครื่องมือเรดาร์สามารถระบุตำแหน่งได้ไม่กี่ฟุต (1 ถึง 2 เมตร) การรวมรูปภาพที่ถ่ายจากอวกาศของลาวาที่เคลื่อนไหวช้า ๆ สามารถเปิดเผยลำดับ "สไตล์ภาพยนตร์" ของการไหลที่กำลังจะมาถึง Wadge กล่าว
เทคโนโลยีล้ำสมัย
ยิ่งนักวิทยาศาสตร์หันไปใช้โดรนโดรนเพื่อโฉบเข้าใกล้ภูเขาไฟในขณะที่ทำให้มนุษย์ไม่อยู่ในอันตราย ในเดือนมีนาคม 2013 องค์การนาซ่าได้บินเครื่องบินไร้คนขับแบบไม่มีคนควบคุมระยะไกล 10 ลำเข้าสู่ภูเขาไฟตูเรียร์บาของคอสตาริกา โดรนขนาด 5 ปอนด์ (2.2 กิโลกรัม) ถ่ายทำกล้องวิดีโอทั้งในที่มองเห็นและแสงอินฟราเรดเซ็นเซอร์ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์เซ็นเซอร์อนุภาคและขวดเก็บตัวอย่างอากาศ เป้าหมายคือการใช้ข้อมูลจากขนนกเพื่อปรับปรุงการพยากรณ์คอมพิวเตอร์เกี่ยวกับอันตรายจากภูเขาไฟเช่น "vog" หรือหมอกควันภูเขาไฟที่เป็นพิษ
ในบางครั้งเทคโนโลยีสามารถจับการปะทุที่ไม่มีใครสังเกตเห็นเป็นอย่างอื่นได้ ในเดือนพฤษภาคมภูเขาไฟคลีฟแลนด์ที่ห่างไกลของอลาสการะเบิดสุดยอด ภูเขาไฟอยู่ในหมู่เกาะอะลูเชียนห่างไกลมากจนไม่มีเครือข่ายการเฝ้าระวังแผ่นดินไหวสำหรับการระเบิด แต่การปะทุสามารถรบกวนการเดินทางทางอากาศได้ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่นักวิจัยต้องทราบเมื่อเกิดการระเบิดขึ้น ในการตรวจสอบภูเขาไฟคลีฟแลนด์ที่วุ่นวายนักวิทยาศาสตร์ที่หอดูดาวอะแลสกาโวลคาโนใช้อินฟาเรดในการตรวจสอบเสียงความถี่ต่ำที่ต่ำกว่าระดับการได้ยินของมนุษย์ ในวันที่ 4 พฤษภาคมเทคนิคนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับการระเบิดสามครั้งจากภูเขาไฟที่ไม่สงบ
ในกรณีอื่นของการตรวจจับภูเขาไฟระยะไกลในเดือนสิงหาคม 2555 เรือในกองทัพเรือของนิวซีแลนด์รายงานว่าเกาะภูเขาไฟที่มีหินภูเขาไฟขนาด 300 ไมล์ (482 กิโลเมตร) ที่ยาวในมหาสมุทรแปซิฟิกใต้ ต้นกำเนิดของหินภูเขาไฟน่าจะยังคงเป็นปริศนาอยู่ แต่นักภูเขาไฟ Erik Klemetti จากมหาวิทยาลัย Denison และ Visualizer ของนาซาโรเบิร์ตซิมมอนนักสืบที่มีชื่อเสียง นักวิทยาศาสตร์สองคนค้นหาภาพถ่ายดาวเทียมจากดาวเทียม Terra และ Aqua ของนาซ่าและค้นพบคำใบ้แรกของการระเบิด: น้ำเถ้าสีเทาและภูเขาไฟขนนกที่ภูเขาไฟใต้ทะเลที่เรียกว่า Havre Seamount เมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม 2012
“ ถ้าคุณไม่รู้ว่าจะมองที่ไหนคุณจะพลาดมันไป” Klemetti บอก LiveScience ภาพถ่ายจากดาวเทียมพร้อมกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอื่น ๆ ทำให้นักภูเขาไฟสามารถตรวจจับการปะทุได้มากกว่าที่เคยเป็นมา
“ ย้อนกลับไปเมื่อ 25 ปีก่อนมีสถานที่มากมายที่เราไม่เคยรู้เลยว่ามีการปะทุเกิดขึ้น” Klemetti กล่าว
