科學家們依靠火山的音樂來更好地監測火山噴發

夏威夷的基拉韋厄火山自5月以來一直在噴發熔岩,給科學家提供了幾條可能即將爆發的關鍵線索。現在看來,聲音可能被證明是火山學家監控武器庫中另一個有用的工具。根據《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)最近發表的一篇論文,通過繪製火山獨特的“聲紋”,研究人員可以追蹤火山深處活動的任何顯著變化。

火山會發出自己的音樂,通常發出很多次聲。這些是低於人類聽覺範圍的低頻聲波,在20赫茲左右觸底。通過在火山口附近放置特殊的麥克風,就有可能監測內部發出的次聲波。

這與火山爆發預測有關,因為這些信號似乎在火山爆發前變得更強,比如1998年日本櫻島火山爆發,或者2015年厄瓜多爾科託普西火山爆發。

但不僅僅是聲音的強度可以預測火山爆發,因為這些信號就像空氣中的地震一樣。這不僅僅是一個幻想的類比。某些低頻地震會產生螺旋狀的地震記錄,被稱為“螺絲”(在西班牙語中是“螺絲”的意思)。三年前,當科託普西火山爆發時,一次爆炸導致其火山口底部急劇下降,形狀發生了變化。厄瓜多爾的科學家們在監測它的活動時,在他們的儀器上發現了一個相應的次聲波信號,這個信號在90秒內迴盪,隨著強度逐漸消失在背景中,在頻率上來回擺動。那個信號的“聲紋”本質上是一個音速螺旋槳。2016年上半年,這座火山每天都會噴發一次。

博伊西州立大學(Boise State University)的傑夫•約翰遜(Jeff Johnson)是這項研究的合著者,他將科託普西比作“你所見過的最大的管風琴”。它有一個又深又窄的火山口,迫使火山氣體在它的牆壁上反射,就像一個管風琴通過它的管道發出聲音一樣。當科託帕希隕石坑改變形狀時,次聲信號的變化提供了強有力的證據,證明隕石坑的幾何形狀決定了訊號的頻率和振盪。

據約翰遜說,每座火山都應該有一個獨特的次聲“聲紋”,一旦這種聲紋被發現,對火山學家來說,次聲信號的任何變化都是一個信號,表明火山口深處正在發生某種變化,可能預示著即將爆發。

科學家們依靠火山的音樂來更好地監測火山噴發

科學家們也在用次聲傳感器監測基拉韋厄火山,毫無疑問,他們記錄了最近一次噴發過程中信號的變化。例如,滾燙的熔岩從山上流下來,從根本上耗盡了熔岩湖的頂部,所以應該有相應的次聲波特徵的轉移。對希望預測下一次火山爆發的科學家來說,精確地繪製出這些變化是如何與火山口形狀相關的,這將是一個福音。


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