Ученые из Токийского университета и Организации по исследованиям в области ускорителей высоких энергий (Япония) показали, что регистрация определенного компонента космического излучения позволяет следить за перемещениями вещества внутри вулканов.

Исследователи занимались измерением интенсивности потока мюонов — короткоживущих заряженных частиц, которые образуются — транзитом через пи-мезоны — при столкновении высокоэнергетичных протонов космического излучения с молекулами газов в атмосфере Земли. Мюоны обладают сравнительно высокой проникающей способностью и могут углубляться в горные породы на большие расстояния. При этом значение интенсивности потока частиц, зарегистрированное на определенной глубине, можно связать с плотностью пройденного ими вещества.

Для проведения эксперимента авторы выбрали вулкан Асама; сцинтилляционный детектор излучения был установлен под землей на расстоянии 1,2 км от жерла. Сбор данных начался 12 октября 2008 года.

2 февраля 2009 года произошло извержение вулкана, в ходе которого наружу было выброшено около 50 тыс. тонн пепла и других веществ. Ученые использовали эту возможность для проверки своих гипотез: они сравнили показания прибора за период с 6 января по 1 февраля со значениями, полученными со 2 по 8 февраля, и вычислили, что масса выброшенного вещества должна равняться 65 250 т (погрешность эксперимента, впрочем, такова, что минимальная рассчитанная величина составляет 2 558 т, а максимальная — 302 812 т). С увеличением длительности наблюдений неопределенность результатов уменьшилась; использовав данные за период со 2 февраля по 5 марта, авторы получили массу в 30 780 т (минимальное и максимальное значения — 11 305 и 68 503 т).

По мнению физика Роя Швиттерса (Roy Schwitters) из Техасского университета в Остине (США), в будущем такая методика может пригодиться для отслеживания перемещений магмы и предсказания извержений. Данные по мюонам, отмечает г-н Швиттерс, гораздо легче интерпретировать, чем показания сейсмографа, поскольку в первом случае можно не учитывать влияния многих характеристик горных пород.

Изменение плотности вещества внутри вулкана Асама. Слева — обработка данных с детектора за период с 6 января по 1 февраля, справа — то же за период со 2 по 8 февраля. (Иллюстрация из журнала Geophysical Research Letters.)

Извержение вулкана Асама 2 февраля 2009 года (фото Рейтер).

Отчет исследователей опубликован в журнале Geophysical Research Letters; полную версию статьи можно скачать отсюда.

Источник: science.compulenta.ru