Анализ акустических волн, возникающих в лавовом озере вулкана, позволяет установить температуру и состав лавы, находящейся под поверхностью, а также предупредить о возможном извержении.
Падение крупных обломков горных пород в озеро лавы вызывает колебания, которые распространяются по всему вулкану. Анализ характеристик этих волн позволяет определить температуру и состав магмы, находящейся в глубине, а также предсказать фазу извержения, которая может быть активной и опасной. Подобную работу выполнили американские геологи, использовав данные, полученные в последние годы на Гавайях. Их статья опубликована в журнале Science Advances.
В период с 2007 по 2008 год на вершине гавайского вулкана был зафиксирован один из кратеров Килауэа начал медленно заполняться расплавленной лавой. Извержение развивалось постепенно, и лавовое озеро на вершине Килауэа стало популярной туристической достопримечательностью. Однако на глубине продолжалось неторопливое накопление магмы, и через десять лет вулкан пережил серию землетрясений, которые вызвали обрушение значительной части кальдеры, сопровождались выбросами пепла и лавовыми потоками.
На протяжении многих лет геологи наблюдали за активностью Килауэа, используя сеть сейсмографов. Эти чувствительные приборы фиксировали колебания, возникающие при обрушении горных пород с края кратера в лавовое озеро. Эти волны распространяются и через магму, находящуюся под лавовым озером. Характеристики этих «песен», такие как амплитуда, высота и продолжительность, зависят от состава магмы, ее плотности и температуры, а также от содержания различных газов. Собранные на гавайском вулкане данные позволили создать модель, демонстрирующую эту взаимосвязь.
Вулканологи во главе с Лейфом Карльстромом из Орегонского университета (США) провели такую работу. Сравнивая прогнозы своей модели с фактическими данными, исследователи смогли выявлять характеристики магмы, находящейся на глубине – в первую очередь, ее температуру и состав газовых включений. Ранее подобные сведения удавалось получить только в процессе активной фазы извержения, после изучения образцов выброшенной магмы.
Авторы исследования полагают, что их модель может быть использована для мониторинга и прогнозирования извержений не только Килауэа, но и многих других действующих вулканов по всему миру. В настоящее время они совершенствуют и расширяют свои расчеты, интегрируя их с моделями машинного обучения для повышения точности прогнозов. К сожалению, не все вулканы характеризуются столь благоприятными условиями, такими как наличие удобного лавового озера, поэтому данный метод вряд ли окажется универсальным. Тем не менее, геологи разрабатывают и другие способы прогнозирования, включая спутниковых данных и GPS.