ภัยพิบัติทางธรรมชาติ

ความคิดที่จะยืนอยู่บนภูเขาไฟทำให้คุณสั่นด้วยความตื่นเต้นหรือความกลัว? สำหรับหลายๆ คน การอยู่ใต้เงาภูเขาไฟเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวัน ญี่ปุ่นมีภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ 111 ลูก และ "เหตุการณ์" ภูเขาไฟโดยเฉลี่ย 15 ครั้ง ซึ่งรวมถึงการปะทุทุกปี แต่เหตุการณ์เหล่านี้ยากที่จะคาดเดาและอาจถึงตายได้ ในปี 2014 ภูเขาออนทาเกะ ภูเขาไฟที่สูงเป็นอันดับสองของญี่ปุ่นและเป็นจุดท่องเที่ยวที่มีชื่อเสียง ได้ปะทุขึ้นอย่างไม่คาดคิด คร่าชีวิตผู้คนไป 58 ราย และผู้สูญหายอีก 5 ราย กิจกรรมแผ่นดินไหวมักเป็นสัญญาณเตือนภัยล่วงหน้า แต่การปะทุบางครั้ง (รวมถึงการปะทุที่ Ontake) สามารถเกิดขึ้นได้หากไม่มีสัญญาณแผ่นดินไหวที่ชัดเจน ดังนั้นหน่วยงานบรรเทาภัยพิบัติ เช่น สำนักงานอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่น จะได้รับประโยชน์จากวิธีที่เชื่อถือได้อื่นๆ ในการเตือนผู้อยู่อาศัยถึง ภัยพิบัติ ที่อาจเกิดขึ้นครั้งต่อไป . Fumaroles คือรูและรอยแตกบนผิวโลก (เปลือกโลก) ซึ่งจะปล่อยก๊าซและไอน้ำออกมา และมักเกิดขึ้นรอบๆ ภูเขาไฟ ก๊าซที่ปล่อยออกมาประกอบด้วยสารเคมีผสมกัน องค์ประกอบของมันสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกแก่เราเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นใต้เปลือกโลกในชั้นแมนเทิล ซึ่งแมกมา (หินหลอมเหลว) ก่อตัวและดันตัวขึ้น และในที่สุดก็ปะทุเป็นลาวา นักวิจัยทราบแล้วว่าอัตราส่วนของไอโซโทป (อะตอมจากธาตุที่มีสมบัติทางเคมีเหมือนกันแต่มีมวลต่างกัน) ของก๊าซบางชนิดสามารถบ่งชี้กิจกรรมของหินหนืดที่ซ่อนอยู่ได้ "เรารู้ว่าอัตราส่วนไอโซโทปของฮีเลียมบางครั้งเปลี่ยนจากค่าต่ำ ซึ่งคล้ายกับฮีเลียมที่พบในเปลือกโลก ไปเป็นค่าที่สูงเช่นเดียวกับในชั้นเนื้อโลก เมื่อกิจกรรมของแมกมาเพิ่มขึ้น เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติม ซูมิโนะและทีมตัดสินใจตรวจสอบก๊าซจากฟูมาโรล 6 หลุมรอบๆ ภูเขาไฟคุซัตสึ-ชิราเนะที่ยังปะทุอยู่ ซึ่งอยู่ห่างจากโตเกียวไปทางตะวันตกเฉียงเหนือประมาณ 150 กิโลเมตรในจังหวัดกุมมะ ทีมงานเก็บตัวอย่างทุกๆ 2-3 เดือนเป็นเวลา 7 ปีระหว่างปี 2014 ถึง 2021 หลังจากเก็บตัวอย่างแล้ว พวกเขานำตัวอย่างกลับไปที่ห้องแล็บและวิเคราะห์โดยใช้อุปกรณ์ล้ำสมัยที่เรียกว่าแมสสเปกโตรมิเตอร์ของก๊าซมีตระกูล สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถวัดองค์ประกอบไอโซโทปได้อย่างแม่นยำ รวมถึงไอโซโทปอัลตร้าเทรซ (เล็กแต่สำคัญ) เช่น ฮีเลียม-3 ซึ่งโดยทั่วไปจะมีอยู่มากในชั้นแมนเทิลเมื่อเทียบกับเปลือกโลกหรืออากาศ "เราประสบความสำเร็จในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในอัตราส่วนอาร์กอน-40/ฮีเลียม-3 ที่ได้จากแมกมา ซึ่งเกี่ยวข้องกับความไม่สงบของแมกมาติก เมื่อใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ เราเปิดเผยว่าอัตราส่วนดังกล่าวสะท้อนถึงปริมาณแมกมาใต้ดินที่ก่อฟอง ทำให้เกิดฟองของก๊าซภูเขาไฟที่แยกตัวออกจากกัน จากหินหนืดเหลว” ซูมิโนะอธิบาย "ปริมาณโฟมของแมกมาจะควบคุมปริมาณก๊าซแมกมาติกที่ส่งไปยังระบบไฮโดรเทอร์มอลใต้ภูเขาไฟ และการลอยตัวของแมกมานั้น ปัจจัยแรกเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงของการปะทุของของเหลว ซึ่งแรงดันน้ำที่เพิ่มขึ้นในระบบไฮโดรเทอร์มอลทำให้เกิด การปะทุ หลังจะเพิ่มอัตราการขึ้นของหินหนืดทำให้เกิดการปะทุของหินหนืด "เมื่อคุณเปรียบเทียบภูเขาไฟกับร่างกายมนุษย์ วิธีการทางธรณีฟิสิกส์แบบดั้งเดิมที่แสดงโดยการสังเกตแผ่นดินไหวและการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกจะคล้ายกับการฟังเสียงหน้าอกและการวัดขนาดร่างกาย ในกรณีเหล่านี้ เป็นการยากที่จะทราบว่าปัญหาสุขภาพใดเป็นสาเหตุของบางคน เสียงแน่นหน้าอกหรือน้ำหนักเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันโดยไม่ได้ตรวจสุขภาพอย่างละเอียด ในทางกลับกัน การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีและไอโซโทปของธาตุในก๊าซฟูมาโรลิกก็เหมือนกับการตรวจลมหายใจหรือเลือด หมายความว่า เรากำลังดูวัตถุจริง ที่มาจากหินหนืดโดยตรงเพื่อให้รู้ได้อย่างแม่นยำว่าเกิดอะไรขึ้นกับหินหนืด" สำหรับตอนนี้ ตัวอย่างก๊าซจะต้องถูกเก็บในภาคสนามและนำกลับไปที่ห้องปฏิบัติการเพื่อทำการวิเคราะห์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ท้าทายและใช้เวลานาน อย่างไรก็ตาม Sumino มีประสบการณ์ในการปรับปรุงเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลก๊าซมีตระกูลและหวังว่าจะพัฒนาเครื่องมือใหม่ซึ่งจะช่วยให้สามารถทำการวิเคราะห์แบบเดียวกันได้ แต่ในเวลาจริงและนอกสถานที่ "เราต้องการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแมกมาโดยเร็วที่สุด" ซูมิโนกล่าว "ตอนนี้ เรากำลังพัฒนาแมสสเปกโตรมิเตอร์แบบพกพาสำหรับการตรวจสอบอัตราส่วนไอโซโทปของก๊าซมีตระกูลจากก๊าซฟูมาโรลิกในสถานที่แบบเรียลไทม์ ขั้นต่อไปของเราคือการสร้างโปรโตคอลการวิเคราะห์ก๊าซมีตระกูลด้วยเครื่องมือใหม่นี้ เพื่อทำให้เป็นจริงว่าทั้งหมด ภูเขาไฟที่ยังปะทุอยู่ - อย่างน้อยที่สุดก็มีศักยภาพที่จะก่อให้เกิดภัยพิบัติต่อผู้อยู่อาศัยในท้องถิ่น - ได้รับการเฝ้าติดตามตลอด 24 ชั่วโมง เจ็ดวันต่อสัปดาห์