Volkanik Patlamaların Sırları Ortaya Çıkarılıyor

Volkanizma, dünya yüzeyindeki en güçlü ve biçimlendirici itici güçlerden biridir. Bir volkanın muhteşem ve yıkıcı patlamaları, manzaraları kısa bir sürede değiştirebilir ve insanların ve hayvanların geçim kaynaklarını yok edebilir. Ölçüm ve sensör teknolojileri konusunda uzman olan INFICON, volkanik patlamaların tahminini iyileştirmek için İtalya'nın Vulcano ve Stromboli adalarındaki bilim insanları ve uluslararası araştırma kurumlarıyla birlikte çalışmaktadır. İşbirliğinin önemli bir hedefi, daha bütünsel bir resim sağlayan tamamlayıcı jeokimyasal ölçümler aracılığıyla gelecekteki volkanik aktivitenin daha iyi tahminlerini yapabilmektir. Bu ölçümler için INFICON'un cihazları kullanılır ve bunlarla örneğin, yerden kaçan gazlar maddeye özgü bir temelde tespit edilebilir. CO2, H2S, SO2 ve su buharı gibi geleneksel gazlara ek olarak, INFICON ayrıca helyum gibi soy gazların doğrudan olay yerinde kalıcı olarak izlenmesini de mümkün kılar.

Vulcano: Olağanüstü volkan araştırmalarının sahnesi
Vulcano adası, Tiren Denizi'ndeki yedi yerleşimli Eol Adası'ndan biridir. Sicilya'nın kuzey kıyılarında bulunan ve adını Roma tanrısı Vulcan'dan alan ada, volkanik aktivitesi ve karakteristik kükürt kokusuyla bilinir. Haziran 2022'den bu yana Vulcano, bilim ve volkanizmanın olağanüstü bir projede birleştiği bir araştırma projesinin de yeri olmuştur. Profesör Andres Diaz ve Josef Grenz, "Ve elde edilen bilgi, volkan araştırmaları alanının ötesinde, gelecek nesiller ve çevreleri için büyük önem taşımaktadır" diye açıklıyor.

Volkan izlemede değerli ilerleme
Araştırmacılar bu operasyon için Syracuse ve Köln sahalarından bir INFICON ekibiyle ve uluslararası kurumların temsilcileriyle güçlerini birleştirdiler: Bunlar arasında bu saha araştırma kampanyasına daveti başlatan INGV (İtalyan Ulusal Jeofizik ve Volkanoloji Enstitüsü) ve uydu uzaktan algılama verileriyle karşılaştırma yapmak üzere NASA, ESA ve ASI yer alıyor. Grubun hedefi açıkça formüle edilmiştir: Volkan izlemede ilerleme kaydetmek ve aktif kraterlerin yakınında yaşayan insanlar için sivil koruma protokollerinin geliştirilmesine katkıda bulunmak.

Sıvı magma bir patlamaya işaret edebilir
Bu, bir yandan tehlikeli volkanik patlamaları sürekli olarak izlemek ve diğer yandan volkanik aktivitenin evrelerini anlamak için gerekli parametrelere ilişkin yeni, değerli içgörülerle sonuçlanır. "Serbest bırakılan gazların jeokimyasal izlenmesi, gaz çıkaran magmanın miktarını ölçmek için bir araçtır. Bu, mevcut magma miktarını dolaylı olarak belirlemenin mümkün olduğu anlamına gelir," diye bildiriyor Palermo'daki INGV Jeoloji Enstitüsü'nden İtalyan araştırmacılar Fabio Vita, Salvatore Inguaggiato ve Lorenzo Calderone. Sadece erimiş kayanın durumuna ve konumuna dayanarak, bir patlamanın potansiyel tehlikesi daha kesin bir şekilde kategorize edilebilir, çünkü magma basınç arttığında her zaman yeryüzüne doğru yolunu arar.

Sağlam araçlara ihtiyaç var
Bu zorlu proje için bilim insanları INFICON uzmanlarının ekipmanlarına ve bilgi birikimine güveniyorlar - en azından ellerinde güvenilir araçlar olması için. Araçlar ya doğrudan kraterde "yerinde" ya da kraterlerin yakınında kullanılıyor ya da havadan veya uzaydan kullanılıyor. Sızıntıları tespit etmek ve kaçan gazları ölçmek için bir volkanik kratere gidersek, volkanik koşullara dayanabilecek çözümlere ihtiyacımız var" diyor INFICON'da Pazar Yöneticisi olan Emre Germen, gereksinimleri vurgulayarak.

Kaçak tespit teknolojisi ve kullanımda taşınabilir gaz analizörleri
"Bir volkanın yeraltı kısmını lavla dolu devasa bir oda olarak düşünmelisiniz. Gazdan arınan magmanın basıncı, zehirli gazların ve su buharının atmosfere kaçtığı çatlaklara ve sızıntılara neden olur," diye açıklıyor Emre Germen. "INFICON, yeni sızıntı tespit teknolojisi ve son teknoloji taşınabilir gaz analizörlerini kullanarak kaçan gazların bileşimini ölçmek ve zaman içindeki değişiklikleri izlemek için devreye giriyor," diye devam ediyor Emre Germen. Ölçümler, CO2 ve helyum kullanılarak tehlikesizdir. Gaz bileşimindeki ve akışındaki değişiklikler, volkanın içindeki değişikliklerle ilişkilendirilebilir ve nihayetinde artan aktiviteyi gösterebilir - yaklaşan bir patlamaya kadar. Ölçüm cihazı güvenli bir mesafede bulunur ve güvenli bir mesafeden dünyanın iç kısmından çıkan gazı ölçer. Sadece bir patlama durumunda, magma dağdan aşağı aktığında veya piroklastik bir patlama olduğunda ölçüm cihazı tahrip olur.

Krater kenarındaki zorlu koşullar
“Kraterin hemen yanındaki koşullar son derece zorlu (ayrıca ve özellikle ısı direnci açısından)," diye devam ediyor Emre Germen. Keşif için yüzey ve kaya oluşumları tamamen çatlak ve yara izleriyle dolu. “Çatlaklar ve kaçan gazlar çorak araziye nüfuz ediyor ve ölçüm noktalarını incelemeyi ve orada kalmayı zorlaştırıyor.” Bir elektrik şebekesine doğrudan bir bağlantı olmadan, cihazlar güneş modülleri ve pillerle beslenmek zorunda. Germen'e göre, cihazların son yıllarda önemli ölçüde daha kullanıcı dostu hale gelmesi de faydalı: örneğin, gaz analizi için kütle spektrometreleri ve sızıntıları takip etmek için sızıntı dedektörleri, büyük, hantal laboratuvar cihazlarından, volkanik ortamlarda kolayca taşınabilen küçük, mobil cihazlara dönüştürüldü.

Zayıf noktalar daha fazla gelişme için önemlidir
“Vulcano ve Stromboli'de kullanım için, özellikle 'He-Man' adlı mobil bir helyum konsantrasyon sensörü kullanıyoruz - gaz çıkaran helyumu tespit etmek için bir Wise sensörüyle donatılmış,” diye açıklıyor Emre Germen. Wise sensörü, Penning iyonizasyonu kullanılarak helyum geçirgen bir zardan en küçük miktardaki helyumu tespit etmeyi mümkün kılıyor. Bu, araştırma için kullanılıyor ve ayrıca bir sonraki nesil cihazların daha da geliştirilmesi için değerli bilgiler sağlıyor. Bu nedenle, yalnızca araştırma başarısı değil, aynı zamanda ürün geliştirmeyi yönlendiren optimizasyon ihtiyacı nedeniyle, yol boyunca zayıf noktaları belirlemek de önemlidir.

Yerinde ve gerçek zamanlı ölçümler
Genel olarak, mevcut teknoloji yalnızca SO2, H2S ve CO2 gibi birkaç gazı izlemekle sınırlıdır. Ancak, INFICON cihazları helyum, hidrojen ve diğer eser gazların ve izotopların izlenmesine de olanak tanır. Emre Germen, "Bu amaçla gerekli teknolojiyi ve sensörleri ürünlerimize entegre ettik" diyor. Bu ölçümler daha sonra gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilir ve veri toplama için kablosuz olarak iletilebilir. Gaz giderme süreci ve volkanik aktivite hakkında daha bütünsel bir resim sağlarlar. Bu, eğimölçerler, manyetik ölçümler, sismometreler ve uzaktan algılama gibi volkan izlemede tipik olarak kullanılan diğer izleme tekniklerini tamamlar. Diğer temel INFICON teknolojileri olan Kütle Spektrometrisi ve Gaz Kromatografisi, bu diğer gazların çevrimiçi izlenmesini sağlayabilir. Bütünsel yaklaşımı benimseyerek volkanologla yakın çalışarak volkanların gaz giderme olaylarını takip edebiliriz. Profesör Diaz ve Syracuse INFICON ekibi, bu ölçümler üzerinde 12 yıldan uzun süredir NASA-JPL ve INGV ile iş birliği yapıyor.

Volkanlar aktif hale geldiğinde acil durum hazırlığı
Vulcano'da, volkanın durumunu anlamak için yayılan gazlar ölçülür. Son olarak, İtalyan volkanları dünyada en iyi izlenenler arasındadır ve Dünya'daki diğer volkanları tanımlamak için kullanılabilecek referans sistemleri sağlar. Aynı zamanda, gaz ölçümleri uçaklardaki ve uydulardaki uzaktan algılama araçlarından alınan verilerle karşılaştırılabildiğinden, veriler dünya çapındaki diğer volkanların izlenmesine yardımcı olacaktır; bu araçlar istenirse Dünya'daki tüm volkanları kalıcı olarak izleyebilir. Bunlar daha sonra, volkanlar aktif hale geldiğinde ilgili sivil koruma yetkililerinin acil durumlara hazırlanmasına yardımcı olan Dünya gözlem platformları için kalibrasyon ve doğrulama noktaları haline gelir. Bu volkan saha kampanyasında toplanan veriler, JPL'nin HyTES'ini (Hiperspektral Termal Emisyon Spektrometresi) kalibre etmek için kullanılacak ve daha sonra dünyanın volkanlarını izlemeye büyük katkı sağlayacak olan HyspIRI uydu uzaktan algılama aracının geliştirilmesine yardımcı olacaktır.