Акустические волны, распространяющиеся из лавового озера на вулкане, позволяют определять температуру и состав скрытой в глубине лавы и вовремя заметить скорое извержение.
Когда большой фрагмент породы падает в озеро расплавленной лавы, созданные им колебания распространяются сквозь толщу всего вулкана. Характеристики этих волн позволяют оценить температуру и состав магмы, скрытой на глубине, и заранее спрогнозировать активную и опасную фазу извержения. Такую работу проделала команда американских геологов на основе данных, собранных в последние годы на Гавайях. Их статья опубликована в журнале Science Advances.
В 2007-2008-х один из кратеров на вершине гавайского вулкана 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.
Все эти годы геологи отслеживали поведение Килауэа с помощью множества сейсмографов. Чувствительные инструменты отмечали колебания, которые создавали обломки породы, падающие с края кратера в раскаленное озеро. Эти волны проникают и сквозь лежащую под лавовым озером магму. Амплитуда, высота и длительность этих «песен» зависит от состава, плотности и температуры магмы, насыщенности ее различными газами. И собранные на гавайском вулкане данные позволили получить модель, которая описывает эту связь.
Такую работу проделала команда вулканологов во главе с Лейфом Карльстромом (Leif Karlstrom) из Орегонского университета (США). Сопоставляя предсказания своей модели с реальными данными, ученые научились определять характеристики залегающей на глубине вулканической магмы — прежде всего ее температуру и состав содержащихся газовых пузырьков. До сих пор получить подобную информацию можно было лишь после начала активной фазы извержения, когда в руки ученых попадали образцы выброшенной магмы.
По мнению авторов исследования, их модель пригодится для отслеживания и предсказания извержений не только Килауэа, но и многих других активных вулканов мира. Пока они уточняют и расширяют свои расчеты, дополняют ее моделями машинного обучения для более точных прогнозов. Жаль, что далеко не все вулканы накапливают такое удобное лавовое озеро, поэтому метод вряд ли станет универсальным. Но, к счастью, геологи развивают и другие методы предсказаний, в том числе с помощью спутниковых данных и GPS.