Meg lehet jósolni a vulkánkitöréseket

Az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont (Wigner FK) Innovatív Detektorfejlesztő Lendület Kutatócsoportja részvételével új eredményeket értek el a vulkánkitörések vizsgálatát célzó müográfiai kutatásokban. A vulkáni folyamatokat a felszín alatti magma állapotának változása és mozgása irányítja, ami gyakran a tűzhányók talajfelszínének emelkedését okozza a kitörések előtt. A talajmozgások távérzékelése értékes eszköze a vulkánkitörés előrejelzésének, azonban a talaj deformációját kiváltó fizikai okok nem minden esetben ismertek, és az esetek közel felében nem követi kitörés a deformációt. A felszín alatti magma változásának és mozgásának megfigyelése segítheti a valódi okok feltárását és az előrejelzés javítását.

A Japán egyik legaktívabbjának számító Szakuradzsima vulkán évente több száz robbanásos kitörése vulkáni kőzeteket és hamut szór néhány kilométeres környezetére. A közel hatszázezer lakosú Kagosima város központjától néhány kilométerre található tűzhányó ezért a térség egyik leginkább monitorozott vulkánja, amelyről a Wigner FK és a Tokiói Egyetem által üzemeltetett Szakuradzsima Müográfia Obszervatórium 2017 óta folyamatosan gyűjt adatokat.

A magyar technológián alapuló berendezés a légkörben keletkező és a vulkánon keresztülhatoló kozmikus müon részecskék nyomkövetésével alkot „müografikus" képeket a tűzhányó belső szerkezetéről és annak változásáról.

A magyar-japán kísérleten dolgozó nemzetközi kutatócsoport ezzel az új módszerrel mérte meg a sűrűség változását a Szakuradzsima vulkán krátere alatt, és ezt összehasonlította a talajfelszín mozgásával, valamint a kitörések gyakoriságának változásával. A tömegsűrűség a nyugalmi időszakokban, amikor a vulkán talajfelszíne magasabban volt, növekedett, a gyakori kitörések időszakaiban pedig, amikor a talajfelszín alacsonyabban volt, csökkent. A müográfia segített feltárni a rejtett vulkáni folyamatokat: a vulkán a nyugalmi időszakokban sűrű magmával tömődött el, ami a kürtőben a vulkáni gázok és a magma nyomásának emelkedését okozta. Ez a vulkán felszínének emelkedéséhez vezetett. A kitörési időszakokban a dugó megsemmisült, és helyébe friss, kisebb sűrűségű magma emelkedett, ami felszabadította a nyomást, és a vulkán felszínének lefelé történő mozgását eredményezte.

Az eredmények igazolják, hogy a Szakuradzsima vulkán és más hasonló kitörési aktivitást mutató tűzhányók esetében a müográfia a talajfelszín deformációját mérő távérzékelős technikák hasznos kiegészítő eszköze.

A müográfia jelenleg a vulkáni veszélyek középtávú értékeléséhez nyújthat hasznos információt. A müonnyomkövető berendezések érzékeny felületének növelésével csökkenthető lesz a képalkotáshoz szükséges idő, ami lehetővé teszi a müográfia jövőbeli alkalmazását a különböző jeleket – például a földrengés és a felszíndeformáció jeleit, a felszínre tóduló gázok összetételét – monitorozó eljárásokat használó előrejelzési rendszerek részeként is.

A kísérletek eredményeit bemutató publikáció a rangos Geophysical Research Letters tudományos folyóiratban jelent meg. A cikk első szerzője Oláh László, a Wigner FK egykori munkatársa, jelenleg a Tokiói Egyetem kutatója.