Ta technika może pomóc przygotować się na przyszłe erupcje wulkanów. "Ogromny potencjał"

Przewidywanie wybuchów wulkanów to niełatwe zadanie. W ostatnich latach naukowcy wykorzystywali w tym celu zdjęcia satelitarne, dane sejsmiczne oraz GPS, szukając w ten sposób deformacji gruntu w pobliżu aktywnych wulkanów. Techniki te nie pozwalają jednak dokładnie lokalizować głębokości, na jakiej gromadzi się magma. Jak wskazuje badanie opublikowane na łamach "Science Advances", rozwiązanie tego problemu badawczego może kryć się w analizach mikroskopowych.

Międzynarodowa grupa naukowców skupiła się na analizie oliwinów - minerałów pochodzenia wulkanicznego, których krystalizacja często towarzyszy erupcji. Kryształy te bardzo często zawierają mikroskopijne inkluzje - "bąbelki" wypełnione płynnym dwutlenkiem węgla. Badacze wykorzystali oliwiny powstałe w erupcji wulkanu Cumbre Vieja na wyspie La Palma w roku 2021. Pozyskany z nich płyn został natomiast przebadany za pomocą techniki znanej jako spektroskopia ramanowska.

Badacze zauważyli, że zawartość dwutlenku węgla w płynie zależała od ciśnienia panującego w otoczeniu powstającego kryształu. Na podstawie tej informacji naukowcy mogli wyliczyć, jak głęboko zalegała magma, z której powstał dany minerał, i jak głęboki jest jej zbiornik. Znając powiązanie pomiędzy stężeniem dwutlenku węgla a głębokością, opracowali następnie metodykę badania i skalibrowali sprzęt laboratoryjny tak, że możliwe było określenie głębokości zalegania magmy z dokładnością do stu metrów.

- Poprawiliśmy precyzję o rząd wielkości, z kilometrów na metry - opowiada Esteban Gazel z Uniwersytetu Cornella w stanie Nowy Jork, główny autor badania. - Zwiększyliśmy także rozdzielczość przestrzenną pomiarów inkluzji, od dziesiątek mikronów do jednego mikrona w porównaniu z wcześniej dostępnymi technikami.

Jak wyjaśnia Gazel, podczas przewidywania erupcji wulkanów kluczowa jest wiedza, gdzie w skorupie ziemskiej i płaszczu gromadzi się magma. Ta lokalizacja "ma znaczenie, ponieważ można ocenić ryzyko erupcji, wskazując konkretne położenie magmy". W badaniach tych liczą się jednak szybkość i precyzja.

- Pokazuje to ogromny potencjał tej techniki - tłumaczy naukowiec. - Możemy zdobyć dane w ciągu kilku dni od przybycia próbek z miejsca ich pobrania, co zapewnia wyniki w czasie zbliżonym do rzeczywistego.

Naukowcy mają nadzieję, że badania nad kryształami oliwinów z płynnymi inkluzjami pozwolą nam lepiej zrozumieć procesy zachodzące podczas erupcji wulkanu. Gazel dodaje, że w ten sposób "możemy odkryć niektóre wulkaniczne sekrety głębin Ziemi, aby lepiej zrozumieć i przygotować się na przyszłe erupcje".