سيمفونية الصهارة: تمكن العلماء من فك رموز الزئير الغامض لجبل إتنا

لقد حير جبل إتنا، أطول بركان في أوروبا وأكثرها نشاطا، علماء الزلازل لعقود من الزمن بسبب طنينه المستمر المنخفض التردد. لفترة طويلة كان يعتقد أن هذا الضجيج كان بمثابة صدى فوضوي للعمليات العميقة. ومع ذلك، أثبت فريق دولي من الباحثين بقيادة نيلي ويسلي من جامعة بوتسدام أن “صوت” إتنا يتكون من موجات سطحية منظمة بشكل واضح، وفهم طبيعتها يمكن أن يحدث ثورة في التنبؤ بالثوران. ونشرت نتائج الدراسة في المجلة الأرض الصلبة.

الاستماع إلى “جلد” البركان

نتم نشر شبكة فريدة من أجهزة الاستشعار على المنحدر العلوي لإتنا. سجلت سبع محطات، تقع على بعد 60-90 مترًا فقط من بعضها البعض، أدنى اهتزازات أرضية لمدة 25 يومًا. ولم يستخدم الباحثون أجهزة قياس الزلازل التقليدية فحسب، بل استخدموا أيضًا مستشعرًا دوارًا مبتكرًا لا يسجل الهزات فحسب، بل يسجل الحركات الدقيقة للتربة.

أظهر التحليل أن أقوى الإشارات هي موجات الحب (موجات سطحية ذات تحول من جانب إلى آخر). وعلى عكس الموجات العميقة، فإنها “تنزلق” على طول السطح، وتحمل معلومات عن حالة الفتحة دون الحاجة إلى مراقبة بصرية مباشرة للفوهة.

كان التحدي الرئيسي الذي يواجه العلماء هو التناقض: حيث تشير الأدوات المختلفة في كثير من الأحيان إلى مصادر مختلفة للضوضاء.

وجدت الدراسة أن البنية الجيولوجية لإتنا يمكن أن “تكسر” الموجات الزلزالية حرفيًا، مما يجعل الأجهزة تعتقد أن المصدر يقع جنوبًا أكثر مما هو عليه بالفعل. يعد هذا “التدحرج الجنوبي” في القراءات بمثابة تصحيح حاسم لأنظمة المراقبة المستقبلية.

السرعة كمؤشر للخطر

اكتشف العلماء وجود علاقة مباشرة بين حالة البركان وسرعة الأمواج. عندما بدأت انبعاثات الرماد في 4 سبتمبر 2019، تم استبدال الطنين الفوضوي بإشارة واضحة. وفي لحظات النشاط الأكثر كثافة، زادت سرعة الموجة من 0.32 إلى 0.48 كم/ثانية.

يشير التغير في السرعة إلى أن مصدر الضوضاء قد انتقل إلى عمق أكبر في الصخور الصلبة أو تغير الضغط داخل قنوات الصهارة. وهكذا، فإن مراقبة إيقاع “السيمفونية البركانية” تصبح وسيلة ثانية مستقلة لتقييم الانفجار الوشيك.

يثبت عمل ويسلي أن أجهزة الاستشعار الدوارة مع الشبكات التقليدية يمكنها “كشف” مجالات الموجات المعقدة. على العرقيكونعندما يكون تركيب شبكات كبيرة أمرًا صعبًا بسبب المنحدرات الشديدة والنشاط المستمر، يمكن أن تصبح أجهزة الاستشعار الدوارة المدمجة أمرًا لا غنى عنه.

إن فهم كيفية تأثير هندسة البركان وأنماط الأمواج على البيانات سيسمح باتخاذ قرارات أسرع وأكثر دقة بينما يستعد إتنا للاستيقاظ مرة أخرى.