Вулкан в Эквадоре с глубоким цилиндрическим кратером может быть самым большим музыкальным инструментом на Земле, производящим уникальные звуки, которые ученые могли бы использовать для наблюдения за его активностью.
Новые инфразвуковые записи вулкана Котопахи в центральном Эквадоре показывают, что после серии извержений в 2015 году кратер вулкана изменил форму. Глубокий узкий кратер заставлял воздух отражаться от стен кратера, когда вулкан грохотал. Это создавало звуковые волны, подобные тем, которые издает орган, где сжатый воздух пропускается через металлические трубы.
«Это самая большая органная труба, с которой вы когда-либо сталкивались», - сказал Джефф Джонсон, вулканолог из Университета штата Бойсе в Айдахо и ведущий автор нового исследования с подробным изложением результатов в Geophysical Research Letters, журнале Geophysical Research Letters. Американский геофизический союз. Послушайте уникальные звуки органной трубы Котопакси здесь.
Новые данные показывают, что геометрия кратера вулкана оказывает большое влияние на звуки, которые может издавать вулкан. По мнению авторов исследования, понимание уникального «отпечатка голоса» каждого вулкана может помочь ученым лучше отслеживать эти природные опасности и предупреждать ученых об изменениях, происходящих внутри вулкана, которые могут сигнализировать о надвигающемся извержении.
«Понимание того, как говорит каждый вулкан, жизненно важно для понимания того, что происходит», - сказал Джонсон. «Как только вы понимаете, как звучит вулкан, если есть изменения в этом звуке, это заставляет нас думать, что в кратере происходят изменения, и это заставляет нас обращать внимание."
По словам Джонсона, продолжающееся извержение вулкана Килауэа на Гавайях может стать полигоном для изучения того, как изменения формы кратера влияют на издаваемые им звуки.
Лавовое озеро на вершине Килауэа осушилось, поскольку питающая его магма стекала вниз, что должно изменить тона инфразвуков, излучаемых кратером.
По словам Дэвида Фи, вулканолога из Университета Аляски в Фэрбенксе, который не принимал участия в новом исследовании, прослушивание инфразвука Килауэа может помочь ученым отслеживать глубину магмы издалека и прогнозировать ее потенциальную опасность извержения.
Когда уровень магмы на вершине Килауэа падает, магма может нагревать грунтовые воды и вызывать взрывные извержения, которые, как полагают, произошли в Килауэа за последние несколько недель. Это может изменить инфразвук, излучаемый вулканом.
«Для ученых очень важно знать, насколько глубок кратер, находится ли уровень магмы на той же глубине и взаимодействует ли он с грунтовыми водами, что может создать значительную опасность», - сказал Фи.
Обнаружение нового типа звука
Котопакси бездействовал большую часть 20-го века, но в августе 2015 года он несколько раз извергался. Извержения выбрасывали в воздух пепел и газ, подвергая опасности более 300 000 человек, живущих рядом с вулканом. Мощное извержение может растопить огромную снежную шапку Котопакси, что вызовет сильные наводнения и сели, которые могут достичь близлежащих городов и поселков.
Извержения 2015 года были относительно незначительными, но вызвали взрыв, из-за которого дно кратера исчезло из виду. Именно тогда эквадорские исследователи, следившие за вулканом, заметили странные звуки, исходящие из кратера. Частота звуковых волн была слишком низкой для человеческого восприятия, но они были зарегистрированы приборами ученых.
Исследователи назвали звуки tornillos, испанское слово, обозначающее винты, потому что звуковые волны выглядели как резьба. Они колебались взад и вперед в течение примерно 90 секунд, с каждым разом становясь меньше, прежде чем исчезнуть на заднем плане.
Джонсон сравнивает это со «старой дверью вестерн-бара», которая однажды открылась, несколько раз качнулась взад-вперед, прежде чем остановиться. Но из-за размера кратера - его ширина более 100 метров (300 футов) и глубина около 300 метров (1000 футов) - звуковым волнам требуется пять секунд, чтобы совершить одно полное колебание.
«Это похоже на открытие двери бара, которая ходит туда-сюда в течение полутора минут», - сказал Джонсон. «Это прекрасный сигнал и удивительно, что мир природы способен производить колебания такого типа».
Исполнители на трубном органе создают звуки с похожими характеристиками, используя клавиатуру, чтобы нагнетать воздух через трубы разной длины. По словам Джонсона, это первый раз, когда вулканологи зафиксировали звуки такой низкой частоты и с такой драматической реверберацией, исходящей из вулкана..
В первой половине 2016 года кратер издавал звуки торнильо примерно раз в день, прежде чем они прекратились. Джонсон и его коллеги точно не знают, что вызвало эти звуки, но они знают, что это как-то связано с активностью вулкана, а не только с ветром, дующим над вершиной кратера. По словам Джонсона, каждый торнильо был связан с выходом газа из вентиляционного отверстия.
Исследователи подозревают, что одна из двух причин могла побудить вулкан произвести торнильо. Часть дна кратера могла обвалиться, как это бывает при движении магмы под вулканом, или на дне кратера происходил взрыв. Взрывы происходят в открытых кратерах, таких как Котопакси, где газ скапливается до тех пор, пока не достигает достаточно высокого давления, чтобы взорваться.