Исходя из философского мысленного эксперимента: если вулкан извергается в отдаленной части мира и никто его не слышит, издает ли он звук?
Действительно, это так. И не только звук возникает, но и может рассказать ученым о сроках и продолжительности самого извержения.
В рамках Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний Организации Объединенных Наций была создана Международная система мониторинга для обнаружения любого ядерного взрыва на Земле - под землей, под водой или в атмосфере. Внутри этой системы находится сеть для обнаружения атмосферного инфразвука - звуковых волн с частотами ниже нижнего предела слышимости человека - которую ученые также могут использовать для отслеживания извержений вулканов в отдаленных местах.
Новое тематическое исследование, проведенное международной группой ученых под руководством геофизика Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Робина Матозы, изучило данные об извержении вулкана Кальбуко в 2015 году в регионе Лос-Лагос в Чили. Исследователи выбрали это событие, потому что они могли сравнить дальние данные с локальными показаниями, что позволило изучить большой вулканический взрыв с использованием инфразвуковых датчиков.
Проведенный группой анализ показал, что инфразвук, зарегистрированный на региональных (от 15 до 250 километров) и больших расстояниях (более 250 км), например, в Международной системе мониторинга, дает аналогичные ограничения по времени и продолжительности извержения, как и данные локальной (менее 15 км) сейсмической сети. Их результаты опубликованы в Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
«Мы хотим иметь возможность отслеживать регионы мира, где у многих вулканов нет местных станций мониторинга, таких как Кальбуко», - сказал Матоза, доцент кафедры наук о Земле UCSB.«В некоторых местах - например, на Алеутских островах на Аляске - сложно поддерживать сети наблюдения за самими вулканами из-за суровых погодных условий и их удаленности. Следовательно, многие алеутские вулканы не оборудованы приборами. Мы хотим иметь возможность обнаруживать, локализовать и охарактеризовать удаленную взрывную вулканическую активность, поскольку извержения могут выбрасывать в атмосферу облака пепла, которые опасны для самолетов».
В отдаленных районах исследователи обычно полагаются на спутниковые технологии для наблюдения за вулканами, но, по словам Матозы, без наземной информации трудно точно узнать, когда произошло извержение и как долго оно продолжалось.
«Что хорошо в инфразвуке, так это то, что мы можем собирать информацию дальше от источника, чем с помощью традиционных наземных методов мониторинга», - объяснил Матоза. «Обычно сейсмические сигналы от извержений не распространяются дальше нескольких сотен километров от источника. Например, с Кальбуко вы можете очень четко видеть извержение на местных станциях мониторинга и на расстоянии примерно 250 километров по региональным сейсмическим сетям, но с инфразвуком сигнал распространяется в атмосфере более чем на 5000 километров. Более того, инфразвук предоставляет информацию, отличную от сейсмических данных».
Чилийская национальная сейсмическая сеть включает в себя относительно небольшое количество инфразвуковых датчиков, расположенных вместе с 10 сейсмометрами (сейсмоакустическими станциями), что позволило провести данное исследование. Размещение таких инфразвуковых датчиков на большем количестве сейсмических станций в вулканически активных регионах было бы ценным, отметил Матоза. Тот факт, что одна из чилийских сейсмоакустических станций находилась всего в 250 километрах от извержения, подчеркивает значительный потенциал существующих региональных сейсмических сетей для расширения Международной системы мониторинга дополнительными инфразвуковыми датчиками для обнаружения и мониторинга извержений.
«Одна из рекомендаций этого исследования заключается в том, что большее количество сейсмических сетей должно также иметь инфразвуковые датчики», - сказал Матоза. «Это еще один дополнительный канал данных для записи, который дает очень полезную информацию для улучшения мониторинга вулканов».