"Сховані вибухові пристрої" у глибинах планети детонують раптово: тепер ми зрозуміли причину цього явища.

У нещодавньому дослідженні науковці зосередили свою увагу на вулкані в Алясці, припускаючи, що його особливості можуть дати ключ до розуміння причин несподіваних вивержень "прихованих" вулканів. Це може відкрити нові можливості для прогнозування майбутніх вивержень.

Цю інформацію опубліковано в журналі Frontiers in Earth Science, повідомляє PHYS.org.

Коли йдеться про прогнозування вивержень вулканів, учені покладаються на типові ознаки, щоб попередити людей, які живуть у зоні ризику. А саме:

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Одночасно є вулкани, які називають "прихованими", що не демонструють очевидних ознак активності. У свіжому дослідженні група вчених, що займається Веніаміновими вулканами (Аляска), створила модель, здатну роз'яснити та прогнозувати такі невидимі виверження.

За словами головного автора дослідження, доктора Юю Лі з Іллінойського університету, незважаючи на досягнуті успіхи в спостереженні за вулканічною активністю, деякі вулкани можуть вивергатися без очевидних або навіть без жодних попереджувальних ознак. Це суттєво підвищує ризик для людей, які проживають у сусідніх районах.

Деякі з цих вулканів розташовані поблизу основних повітряних шляхів або близько до населених пунктів: наприклад, Попокатепетль і Коліма в Мексиці, Мерапі в Індонезії, Галерас у Колумбії та Стромболі в Італії. У своїй роботі вчені прагнули пояснити, як це відбувається, шляхом виявлення ключових внутрішніх умов, як-от низький рівень магми й тепла порода, які роблять виверження "прихованими".

Веніамінов -- вкритий льодом вулкан в Алеутській дузі Аляски. Науковці ретельно стежать за ним і виявили, що лише 2 з 13 вивержень з 1993 року передувало достатньо ознак, щоб дослідники могли помітити, що щось наближається. Для порівняння, виверження 2021 року було помічено лише через три дні після свого початку.

За словами Лі, Веніамінов -- приклад того, як вулкан може здаватися тихим, бувши все ще готовим до виверження. Відомо, що Веніамінов -- один із найактивніших вулканів на Алясці. За останні кілька десятиліть вчені зафіксували кілька вивержень середньої сили, які можуть викидати попіл на висоту до 15 км, порушувати повітряний рух і становити регіональну небезпеку для прилеглих спільнот та інфраструктури -- часто без будь-яких попереджувальних сигналів.

У свіжому дослідженні науковці прагнули глибше пізнати феномен Веніамінова. Для цього вони проаналізували дані моніторингу, зібрані протягом трьох літніх сезонів, що передували прихованому виверженню 2018 року, яке виявилося непростим для прогнозування і надало лише неоднозначні сигнали тривоги перед початком активності.

Для досягнення цього науковці розробили модель вулканічної активності в різних ситуаціях, які можуть змінити вплив магматичного резервуара, що заповнюється, на поверхню землі над ним.

Потім дослідники провели порівняння своїх моделей із зібраними даними, щоб визначити, які з них демонструють найбільшу точність у відображенні реальності, а також виявити умови, що спричиняють як приховані, так і явні виверження.

Дослідження демонструють, що потужний магматичний потік у камеру призводить до підвищення деформації земної кори та збільшує ризик виверження. У випадку, якщо магма стрімко надходить до великої камери, виверження може і не відбутися, проте, якщо воно все ж станеться, деформація землі буде настільки значною, що зможе заздалегідь попередити науковців про можливу небезпеку.

Одночасно потужний потік магми в компактну камеру, можливо, призведе до виверження, але не в прихованій формі. Приховані виверження стають більш ймовірними, коли слабкі магматичні потоки проникають у відносно невелику камеру. Дослідження вказали на те, що у Веніамінова існує невелика магматична камера з незначним потоком магми.

Модель команди також передбачає, що різні умови можуть викликати різні попереджувальні знаки. Магма, що тече у більші, більш плоскі камери, може викликати мінімальні землетруси, в той час, як менші, більш витягнуті камери можуть викликати невелику деформацію землі. Водночас приховані виверження, схоже, відбуваються тільки за наявності всіх умов -- правильного потоку магми та правильного розміру, форми та глибини камери.

Проте, коли дослідники включили температуру в свою модель, вони виявили, що наявність магми протягом тривалого часу робить незначними такі фактори, як склад каменю, температура, а також розмір і форма камери. Якщо порода нагріта, ймовірність її руйнування шляхами, які можуть викликати виявлені землетруси або деформацію поверхні, знижується. Це, в свою чергу, підвищує ризик прихованого виверження, коли магма проникає в осередок.

Автори дослідження вважають, що їхня з колегами робота в майбутньому поліпшить прогнозування "прихованих" вивержень, що зі свого боку дасть змогу пом'якшити наслідки несподіваних пробуджень вулканів.

Машинне навчання виявилося ефективним у виявленні тонких змін у вулканічній активності, зокрема, у виявленні сигналів землетрусів. Інтеграція цих моделей з даними спостережень у реальному часі відкриває нові можливості для покращення прогнозування вулканічних вивержень.