Long-term seismic background level variations are consistent with volcanic activity at Kusatsu-Shirane volcano, Japan
تُظهر هذه الدراسة أن تحليل مستويات الخلفية الزلزالية طويلة الأمد على مدار 20 عاماً في بركان كوساتسو-شيراني يكشف بفعالية عن النشاط البركاني، بما في ذلك إمدادات السوائل ونوبات الاضطراب، حتى عندما تكون الإشارات الزلزالية أو تشوهات الشكل التقليدية ضعيفة أو غائبة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
ليست البراكين مجرد جبال تنفجر؛ بل هي أنظمة معقدة وتتنفس، حيث تتفاعل الحرارة والغاز والماء في أعماق الأرض لفترة طويلة قبل أن تظهر على السطح أي علامة من علامات الخطر. وبالنسبة للعلماء الذين يحاولون التنبؤ بموعد استيقاظ البركان، فإن التحدي يكمن غالبًا في العثور على إشارة وسط الضجيج. فالأرض لا تسكن أبدًا؛ فهي تهمس بالاهتزازات المستمرة ومنخفضة المستوى الناتجة عن الرياح، وأمواج المحيط، والنشاط البشري. هذا الهمهمة الخلفية تحجب عادةً الارتجافات الخافتة والدقيقة التي قد تشير إلى أن بركانًا يستعد للثوران. ولكي يرى الباحثون مستقبل البركان، يتعين عليهم تعلم الاستماع إلى هذه الهمسات الهادئة المختبئة داخل زئير الأرض.
في "كوساتسو-شيراني"، وهو بركان نشط في وسط اليابان، أمضى فريق من الباحثين عقدين من الزمن في الاستماع إلى هذه الهمسات. يُعرف هذا البركان بانفجارات مفاجئة ناتجة عن البخار تُسمى الانفجارات الفرياتية (التحت-حرارية)، والتي تحدث عندما يتحول الماء الجوفي فجأة إلى بخار عند ملامسته للصخور الساخنة. يمكن أن تقع هذه الأحداث بإنذار ضئيل، مما يجعل دراسة فترات هدوئها أمرًا بالغ الأهمية. ركز الباحثون على قياس محدد يسمى مستوى الخلفية الزلزالية. فكر في هذا كأنه مستوى الصوت الأساسي لـ "همهمة الأرض". ومن خلال التحليل الإحصائي لأكثر من عشرين عامًا من التسجيلات المستمرة من أجهزة استشعار مدفونة بالقرب من فوهة البركان الرئيسية، تمكنوا من تصفية الضوضاء العشوائية وعزل الاهتزاز المستقر والأساسي للأرض نفسها. وقد وجدوا أن هذه الهمهمة الخلفية لا تبقى ثابتة؛ بل ترتفع وتنخفض بطرق تحكي قصة عما يحدث في الأعماق تحت الفوهة.
كشفت الدراسة أن هذا الاهتزاز الخلفي هو مقياس حساس للنشاط البركاني. فخلال فترتين رئيسيتين من الاضطراب في عامي 2014 و2018، ازداد حجم الهمهمة الخلفية بشكل ملحوظ. ومع ذلك، قدم توقيت هذه الزيادة تحولًا مفاجئًا؛ ففي عام 2014، بدأت الهمهمة في الارتفاع فقط بعد أن بدأ البركان بالفعل في الاهتزاز بهزات أرضية متكررة، وبدا أن الاهتزاز كان رد فعل للنشاط الذي بدأ بالفعل. وفي المقابل، خلال اضطرابات عام 2018، بدأت الهمهمة الخلفية في الارتفاع قبل أشهر من تكرار الزلازل. يشير هذا الإنذار المبكر إلى أن النظام الداخلي للبركان كان يتغير بطريقة لم ترصدها أجهزة مراقبة الزلازل القياسية بعد. لاحظ الباحثون أيضًا أن "صوت" الاهتزاز تغير اعتمادًا على أي أجهزة استشعار كانت تستمع. ففي عام 2014، بدا أن الاهتزازات تأتي من موقع واحد، بينما في عام 2018، بدا أن المصدر قد انتقل إلى مكان مختلف أقرب إلى الفوهة. يشير هذا الاختلاف إلى أن البركان لا يتصرف بنفس الطريقة في كل مرة يستيقظ فيها؛ إذ يمكن أن يختلف المسار الذي تسلكه الحرارة والغاز للوصول إلى السطح.
وحتى عندما لم يكن البركان في حالة تأهب قصوى، كانت الهمهمة الخلفية لا تزال تروي قصة. فقد وجد الباحثون أن مستويات الاهتزاز ترتفع وتنخفض بالتزامن مع التغيرات الصغيرة المرئية على السطح، مثل تغير لون المياه في بحيرة الفوهة أو ظهور فتحات بخار جديدة. هذه التحولات الطفيفة، التي قد يتم إغفالها بواسطة طرق المراقبة الأخرى، كانت تنعكس بوضوح في البيانات الزلزالية. وخلص الفريق إلى أن هذه الاهتزازات ناتجة على الأرجح عن حركة السوائل البركانية — الماء الساخن والغاز — وتفاعلها مع نظام المياه الجوفية الضحل تحت الفوهة. ومع تحرك هذه السوائل وتصاعد فقاعاتها، فإنها تولد ارتجافًا مستمرًا ومنخفض المستوى يمكن لأجهزة الاستشعار التقاطه.
تكمن أهمية هذا العمل في قدرته على رؤية غير المرئي. فمن خلال تتبع الهمهمة الخلفية، يمكن للعلماء اكتشاف وجود السوائل البركانية حتى عندما لا توجد زلازل قوية أو تشوهات أرضية تشير إلى الخطر. وتشير الدراسة إلى أن هذه الطريقة توفر وسيلة جديدة وموثوقة لمراقبة صحة البركان على فترات طويلة. إنها تظهر أن همهمة الأرض الهادئة ليست مجرد ضجيج يجب تجاهله، بل هي إشارة حيوية يمكن أن تكشف عن التحركات الخفية للماغما والغاز قبل وقوع كارثة بوقت طويل. وبالنسبة للناس الذين يعيشون بالقرب من "كوساتسو-شيراني"، ولعلماء البراكين في كل مكان، فإن تعلم قراءة هذه اللغة الدقيقة للأرض قد يعني الفرق بين انفجار مفاجئ وإنذار في الوقت المناسب.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.