Az Etnán végzett sikeres teszt azt mutatja, hogy a száloptikai technológia jelentősen bővítheti a vulkánok megfigyelésének lehetőségeit. Az ott elhelyezett szenzorkábel képes volt rögzíteni a vulkán legfinomabb tevékenységeit, és száloptikai mérésekkel felfedni a rejtett struktúrákat. A tudósok szerint példátlan érzékenységével a módszer jelentősen hozzájárulhat a Föld veszélyes tűzhányóinak kutatásához és megfigyeléséhez.
A vulkanológia és a szeizmológia nagy előrehaladása ellenére számos fizikai folyamat a kitörések előtt és alatt még mindig tisztázatlan. A vulkáni jelenségek jeleit továbbra is nehéz időben felismerni hagyományos megfigyelési módszerekkel, például szeizmométerekkel. Mindenekelőtt az érzékenység és a pontosság hagy kívánnivalót maga után. Mert a gyenge aktivitás észlelése döntő fontosságú lehet a vulkánkitörések kockázatának előrejelzésében és felmérésében.
A Philippe Jousset, a potsdami Német Geotudományi Kutatóközpont (GFZ) munkatársa által vezetett nemzetközi kutatócsoport most azt vizsgálta, hogy az optikai kábelek milyen mértékben alkalmasak a szicíliai Etna finom vulkáni aktivitásának mérésére. Ennek alapját az úgynevezett optikai akusztikus mérés (Distributed Acoustic Sensing, DAS) földrengésfigyelésben elért korábbi sikerei adják. A hagyományos üvegszálas telefonhálózatot arra használták, hogy információkat szerezzenek a földmozgásokról a vonalakban lévő fényjelek interferencia alapján. A vulkáni folyamatok rögzítésére azonban Jousset és munkatársai optikai kábelt fektettek le. Az 1,3 kilométer hosszú kábelt 2018-ban helyezték el az Etna csúcskrátereitől mintegy 2 kilométerre, körülbelül 20 centiméter mélyen a salakrétegben.
A tudósok most azokról az eredményekről számoltak be a Naturben megjelent tanulmányban, amelyeket az érzékelőkábel azóta szállított. Magyarázatuk szerint a folyamat során egymást követő fényimpulzusokat küldenek át az optikai kábelen. A szálak természetes tulajdonságai által részben szétszórt fényt ezután rögzítik és elemzik. Az érzékelést az teszi lehetővé, hogy a finom talajmozgások, akusztikus hullámok vagy hőmérséklet-változások enyhén deformálják az üvegszálakat, és ezáltal megváltoztatják a fény terjedési idejét a kábelben. A tudósok szerint a módszer lehetővé teszi az ilyen események észlelését a vonal minden méterén, és így rendkívül részletes adatokat szolgáltat.
"A salakrétegbe fektetett kábel képes volt mérni és lokalizálni az Etna vulkáni tevékenységével kapcsolatos feszültségváltozásokat, például vulkáni robbanásokat, kis vulkáni szellőzőnyílásokat, helyi vulkáni-tektonikus földrengéseket, és még olyan légköri jelenségeket is, mint a jégeső és a zivatar" - mondta Jousset. A DAS-adatokat hagyományos szenzorokkal - geofonokkal, szélessávú szeizmométerekkel, infrahang-érzékelőkkel - végzett mérésekkel erősítették meg. A térben nagyon sűrű mérési adatok azonban csak a DAS módszerrel voltak lehetségesek. "A példátlan térbeli felbontás ebben a formában először teszi lehetővé a gyenge jelek konkrét elkülönítését és értékelését, amelyeknek eddig kevés gyakorlati haszna volt" - mutatott rá Benjamin Schwarz, a GFZ kutatója.
A szakemberek arról is beszámoltak, hogy a rezonancia jelenségek a föld alatt is kimutathatók voltak. Akkor jelennek meg, amikor vulkáni robbanások következtében akusztikus hullámok terjednek, és kölcsönhatásba lépnek a felszínhez közeli kőzetlerakódásokkal. Ezeket az adatokat be lehetne építeni az altalaj rejtett szerkezeti jellemzőinek kimutatására szolgáló módszerekbe. A DAS tehát képes azonosítani a vulkáni tevékenységet, és felszínközeli struktúrákat is fel tudja tárni. "Tanulmányunk tehát azt mutatja, hogy a DAS nagy érzékenységével és pontosságával hatékonyan használható a vulkáni tevékenység nyomon követésére" - összegezte Jousset.
A tudósok ezért nagy lehetőséget látnak a kockázatértékelés folyamatának javításában. Ennek jelentősége különösen nyilvánvaló az Etna esetében, amelynek lankáin több mint egymillió ember él. A vulkán újra és újra félelmet kelt a térségben robbanásszerű kitöréseivel és lávafolyamaival. "Tanulmányunk eredményei új hozzájárulást jelentenek a vulkáni folyamatok megértéséhez. És meg vagyunk győződve arról, hogy ez a technika az elkövetkező években a vulkánok megfigyelésének szabványává válik" - mondta Gilda Currenti, a római Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia munkatársa Wissenschaft.de tudományos portálnak.
