Exploziile invizibile de electricitate de la vulcani semnalează erupții explozive

Fiind unul dintre cei mai activi vulcani din Japonia, Sakurajima uimește adesea cu spectacole spectaculoase de fulgere vulcanice așezate pe un cer plin de cenușă. Dar vulcanul poate produce, de asemenea, explozii mult mai mici, invizibile, de activitate electrică care îi mistifică și îi intrigă pe oamenii de știință.

Acum, o analiză a 97 de explozii de la Sakurajima din iunie 2015 ajută să arate când erupțiile produc lovituri de fulgere vizibile față de când produc explozii misterioase, nevăzute ale activității electrice, raportează cercetătorii în 16 iunie. Scrisori de cercetare geofizică.

Aceste explozii invizibile, numite descărcări de ventilație, au loc la începutul erupțiilor, ceea ce ar putea permite oamenilor de știință să găsească modalități de a le folosi pentru a avertiza despre exploziile iminente.

Cercetătorii știu că fulgerele vulcanice se pot forma prin încărcarea cu silicați, ceea ce se întâmplă atât atunci când rocile se despart în timpul unei erupții, cât și atunci când rocile și alte materiale aruncate din vulcan se împing între ele în penarul turbulent (SN: 3/3/15). Particulele mici de cenușă se freacă împreună, câștigând și pierzând electroni, ceea ce creează sarcini pozitive și negative care tind să se adună împreună în buzunare de sarcină similară. Pentru a neutraliza acest câmp electric instabil, fulgerele circulă în zig-zag între clusterele încărcate, spune Cassandra Smith, vulcanolog la Observatorul Vulcanilor din Alaska din Anchorage.

Experimentele au arătat că nu puteți obține fulgere fără o anumită cantitate de cenușă în sistem, spune Smith. „Deci, dacă vezi fulgere vulcanice, poți fi destul de încrezător în a spune că erupția are cenușă.”

Descărcările de aerisire, pe de altă parte, sunt explozii de activitate electrică relativ recent detectate, care produc un semnal continuu, de înaltă frecvență timp de secunde – o eternitate în comparație cu fulgerul. Aceste deversări pot fi măsurate cu ajutorul echipamentelor specializate.

Concentrându-se pe exploziile mici de la Sakurajima, definite ca fiind cele cu înălțimi ale penajului de 3 kilometri sau mai puțin și cu o durată de mai puțin de cinci minute, Smith și colegii au examinat încărcarea cu silicați, dinamica penelor și relația dintre fulgerele vulcanice și descărcările de aerisire. Așa cum era de așteptat, echipa a constatat că fulgerele de la Sakurajima au avut loc în penele pline cu cenușă. Descărcările de aerisire, totuși, au avut loc numai atunci când penele bogate în cenușă cu fulgere vulcanice s-au aruncat spre cer cu viteze mai mari de aproximativ 55 de metri pe secundă.

„Odată ce ajungi la o anumită intensitate a erupției”, spune Smith, „vei să vezi aceste scurgeri de aerisire”.

Monitorizarea acestor descărcări ar putea fi deosebit de utilă pentru identificarea rapidă a erupțiilor care conțin multă cenușă în ele. Urmărirea cenușii este vitală, spune Smith, „pentru că acesta este ceea ce este periculos pentru aviație și comunitățile locale” în multe cazuri. Activitatea electrică, spune ea, semnalează un penaj bogat în cenușă, indiferent de vreme sau de ora din zi, iar descărcările de aerisire oferă o măsură a intensității unei erupții, ceea ce ar putea ajuta observatoarele să modeleze unde ar putea merge un penaj.

Urmărirea fulgerelor și a descărcărilor de aerisire ar putea acoperi golurile lăsate de alte moduri de monitorizare a vulcanilor, spune Chris Schultz, meteorolog de cercetare la Marshall Space Flight Center al NASA din Huntsville, Ala. Seismologii urmăresc mișcările subterane ale magmei pentru a căuta semne ale unei erupții iminente, pt. exemplu. Infrasunetele este folosit pentru a indica când a avut loc o explozie, dar tehnica nu face diferența între cenușă și gaz în erupții. Și sateliții colectează date despre erupții, deși în multe cazuri acest lucru depinde de vremea bună la momentul potrivit.

Descărcările de fulgere și de aerisire, spune Schultz, pot oferi, în cele din urmă, avertismente timpurii, mai ales înainte de erupții mai mari bogate în cenușă.