Ученые используют 4D-сканирование для прогнозирования поведения вулканов

Ученые применяют новейшую 4D-технологию для предсказания поведения лавовых потоков и их влияния на характер извержений. Исследование, проведенное под руководством Манчестерского университета, впервые использовало 4D-синхротронную рентгеновскую микротомографию для изучения процессов кристаллизации в базальтовых магмах и моделирования поведения естественного лавового потока. Результаты объясняют, почему одни потоки могут преодолевать километры за считанные часы, а другие движутся медленнее.

Эта работа принципиально важна для оценки вулканической опасности. Быстрые лавовые потоки представляют наибольшую угрозу для населения вблизи вулканов. Понимание кристаллизации, фундаментального процесса, управляющего извержениями, позволяет точнее прогнозировать их динамику и мощность. Новый метод впервые позволил в реальном времени наблюдать рост кристаллов в 3D, моделируя поведение лавы после извержения, подобного недавним событиям на Килауэа на Гавайях.

«Во время извержений в магме растут мелкие кристаллы, которые могут сильно изменить её течение. Проще говоря, чем больше кристаллов, тем медленнее будет извержение, что также снижает скорость и расстояние, на которое могут продвинуться лавовые потоки», — объясняет профессор Майк Бертон, руководитель исследования. — «Меньшее количество кристаллов в лаве означает, что извержение ускорится, потенциально становясь более мощным и разрушительным».

Для изучения скорости роста кристаллов команда поместила образец из реального извержения в высокотемпературную ячейку и провела рентгеновскую компьютерную томографию, контролируя температуру магмы. Это позволило визуализировать формирование кристаллов и измерить скорость их роста. Собранные сотни 3D-изображений затем используются в сложных численных моделях для более точной характеристики поведения извержений.