Simulacija poti 'magme mush' znotraj aktivnega vulkana | 2020

Vsebina:

Anonim

Za zdaj se takšni opozorilni znaki lahko zanesejo samo na zunanje znake, kot so potresi in odzračevanje plinov. Vendar je simulacija Univerze v Washingtonu uspela dokazati, kaj se dogaja globoko v vulkanu. Študija, objavljena 7. T Nature Geoscience , je prvi, ki simulira gibanje posameznih kristalov v magmatski komori, da bi bolje razumel gibanje magme in kopičenje pritiska.

"Raziskava vulkanov je, da ne moremo videti znotraj njih, da bi vedeli, kaj se dogaja," je povedal soavtor Jillian Schleicher, doktorski študent UW na področju Zemlje in vesolja. "Kadarkoli pride do nemirov, kot so potresi, emisije plinov ali deformacije površin, je zelo težko vedeti, kateri procesi se dogajajo znotraj vulkana."

Vsak vulkan ima edinstveno osebnost. Volcanologi uporabljajo ostanke preteklih izbruhov in prejšnje opozorilne znake, da bi napovedali, kdaj bi lahko eksplodirali. Toda te napovedi temeljijo le na nejasnem razumevanju notranjega delovanja sistema.

Idealizirana računalniška simulacija UW bi lahko pomagala vulkanologom bolje razumeti, kako se energija nabira v sistemu, kot je Mauna Loa, ki je v središču raziskav skupine UW, da napove, kdaj bo izbruhnila.

"To orodje je novo, ker nam omogoča raziskovanje mehanike," je povedal prvi avtor George Bergantz, profesor za UW na Zemlji in vesolju. "Ustvari razlagalni okvir za tisto, kar nadzoruje gibanje, in kaj lahko proizvede signale, ki jih vidimo na zunanji strani."

Ekipa je uporabila računalniški model, ki ga je prvotno razvil ameriški oddelek za energijo za modeliranje izgorevanja goriva. Skupina UW je predhodno prilagodila kodo za simulacijo vulkanskih izbruhov in pepelov; ta dokument je prvič uporabljen za spuščanje v vulkan in preučevanje gibanja vsakega posameznega kristala.

Vulkan je napolnjen z "magmatsko kašo", z blatnim materialom, ki je del magme, ali tekočimi kamni, in delom iz kristala. Prejšnje študije so ga približale kot gosto tekočino. Toda zajemanje njegove prave dvojne narave ima razliko, saj kristali medsebojno delujejo na način, ki je pomemben za njegovo gibanje.

"Če vidimo potrese globoko v Mauni Loi, nam to pove, da se magma giblje po vulkanu," je dejal Bergantz. "Toda kako lahko bolje razumemo njegov napredek skozi ta vodovodni sistem?"

Simulacija kaže, da ima magma tri krožna stanja: počasno, srednje in hitro. V počasnem stanju se nova magma zgodi skozi kristalne pore. Ker se stopnja vbrizgane magme poveča, ustvari območje "mešalne sklede", kjer se starejši kristali zmešajo z novim materialom.

"V teh kristalno bogatih mišicah vemo, da greva magma, včasih pa lahko prodre skozi plast kristalov na dnu," je dejal Schleicher. "Ampak ne vemo, kako se dogaja mešanje ali časovni roki."

Sedanji model je idealizirana magma komora, vendar je z več računalniške moči mogoče razširiti, da bi reproducirali notranjo strukturo določenega vulkana.

Zdaj, ko lahko raziskovalci simulirajo, kaj se zgodi v komori magme, bo Schleicher pogledal vzorce kamnin iz Maune Loa in analiziral plasti v kristalih. Kristali ohranjajo kemijske znake, ko rastejo, podobno kot drevesni obročki. Ujemanje modela s kompozicijo kristalov bo pomagalo ponovno ustvariti zgodovino kamna in spremljati, kako se je magma preselila v Mauna Loa.

"Mauna Loa je odličen prostor za študij, ker je zelo aktivna in kamenje vsebuje eno samo vrsto kristala," je dejal Bergantz. "To, kar bomo izvedeli v Mauna Loi, nam bo omogočilo, da napredujemo na drugih mestih, kot je Mount St. Helens, ki so resnično težje."