Дълбоководно магмено чудовище, Axial Seamount, получава сканиране на тялото

Данните от мисията могат също да помогнат на учените да разберат по-добре защо Axial изглежда диша. Когато магмата се издига на повърхността, вулканите са склонни да се надуват и Axial не е изключение.

аксиална подводна планина, вулканична планина, аксиална, Лангсет, бряг на ОрегонВ изображение, предоставено от Орегонския държавен университет, CIMRS, калдерата и зоните на разрива на аксиалната подводна планина край бреговете на Орегон, изобразени като компютърно генериран 3D наклонен изглед с помощта на батиметрия на морското дъно. Червената зона е най-плитка зона, а сините и лилавите са на дълбочина до 2 мили. Учените отплаваха на опасна експедиция, за да създадат първите 3D изображения на Axial Seamount, подводен вулкан дълбоко в Тихия океан. (Сюзън Мърл, Държавен университет в Орегон, CIMRS чрез The New York Times)

Това лято 235-футовият изследователски кораб Marcus G Langseth тръгна в океана край северозападната част на Тихия океан. След кораба имаше четири електронни змии, всяка с дължина 5 мили. Тези кабели бяха украсени с научни инструменти, способни да надникнат в биещото сърце на чудовище на една миля под вълните: Axial Seamount, вулканична планина.

Екипажът на кораба имаше един основен императив: Не позволявайте на кабелите да се заплитат. Ако са го направили, играта свърши, каза Сам Мичъл, вулканолог на подводницата, който се присъедини към пътуването.

Корабът принадлежи на Националната научна фондация и се управлява от Земната обсерватория Ламонт-Дохърти на Колумбийския университет. Учените на борда прекараха 33 дни през юли и август, надявайки се да създадат 3D карти на магматичните езера и пътеки в отделен активен подводен вулкан за първи път. Ако изследователите успеят, те щяха да предоставят изглед на хиперактивен вулкан, който никога не е бил виждан.

Начертаването на вътрешната анатомия на Axial също би подобрило разбирането на учените за световните подводни вулкани, повечето от които все още чакат да бъдат открити. Корабът трябваше да се управлява внимателно и не можеше да бъде спрян внезапно, в противен случай тези кабели биха могли да се утаят, да се носят и да се заплитат.

Към края на месеца на Лангсет в морето един от кабелите се скъса. Учените дълбоко в корпуса на кораба видяха, че няколко монитора стават черни. GPS данните на кабела показват, че определено не е там, където е трябвало да бъде.

Axial Seamount се намира на 300 мили от брега на Орегон. Учените отдавна са имали намеци за огромния му мащаб, но след сонарна работа от Националната администрация за океани и атмосфера в началото на 80-те години на миналия век крушката изгасна: Уау, тук има голям вулкан, каза Бил Чадуик, геолог на морското дъно в Орегон Морски научен център Hatfield на Държавния университет, който не е участвал в експедицията.

На изображение, предоставено от Сам Мичъл, морските техници и наблюдателите на защитени видове следят мониторите в основната лаборатория на борда на изследователския кораб Langseth. Учените отплаваха на опасна експедиция, за да създадат първите вътрешни 3D изображения на Axial Seamount, подводен вулкан дълбоко в Тихия океан. (Сам Мичъл чрез The New York Times)

Базата на вулкана ще покрива целия град Остин, Тексас, каза Ейдриън Арнулф, сеизмолог от Тексаския университет, главен изследовател на експедицията.

Той е далеч от най-големия вулкан в света, но стените на подковообразния котел на върха на Аксиал са високи колкото стълбовете на моста Голдън Гейт. Основният резервоар на магмата на вулкана е две трети от дължината на Манхатън, същата ширина и по-висок от всяка сграда в града.

Аксиалният също, вулканологично казано, не е свиващ се виолетов.

През геоложкото време, стационарен мантиен шлейф под изместващата се тихоокеанска тектонска плоча е създал дълга 1120 мили линия от подводни вулкани, известна като веригата на подводните планини Коб-Айкелберг. Axial, най-младият член на веригата, в момента седи на върха на тази гореща точка.

Вулканът също се намира на върха на средноокеанския хребет, разделящ Тихоокеанската плоча на запад и плочата Хуан де Фука на изток. Тези плочи се раздалечават. Хребети като този са родното място на океанската кора; разтопената скала се издига от дълбините на Земята до морското дъно, създавайки обилна вулканична дейност.

Тази двойна сила на струята и подвижния хребет помага за превръщането на Axial в най-активния подводен вулкан в региона. Изригва много преди хората да го забележат. Досега три изригвания - през 1998, 2011 и 2015 г. - са документирани, когато са се случили.

Axial е достатъчно отдалечен и дълбок, че е малко вероятно някога да причини вреда на някого, каза Кен Рубин, вулканолог от Хавайския университет в Хонолулу. Но по-доброто разбиране на Axial ще помогне за намаляване на опасностите при други вулкани, които представляват рискове. Те включват вулкана Килауеа на Хаваите, истинска фабрика за лава близо до много хора, и Анак Кракатау в Индонезия, който показа как вулканите, израстващи от морето, могат да предизвикат смъртоносни мегацунами.

Хиперактивността и близостта на Axial до континента го правят един от най-изчерпателно изследваните и наблюдавани подводни вулкани в света. Той е бил наблюдаван от кораби, посещаван отблизо от хора в подводници и автономни роботи-водолази, и от края на 2014 г., непрекъснато наблюдаван от мрежа от подводна обсерватория, известна като Cabled Array.

Дяволът е в детайлите

Повърхността на Axial е обстойно проучена, но това, което се крие отдолу, остава много по-двусмислено, каза Ани Кел, сеизмолог от Университета на Невада, Рино, която беше част от изследователските усилия.

Единственият начин да разберете какво се случва при изригване на вулкан е да надникнете вътре. По-ранното сеизмично сканиране и прослушване на геоложки трусове са създали 2D напречни сечения на части от Axial, точно определящи ключови характеристики като неговите разломи, тръбопроводи и първични и по-малки резервоари за магма.

Подобно на лекарите, вулканолозите биха били по-добре да разберат Axial, ако всичките му вулканични органи, магматични вени и геоложки кости могат да бъдат прецизно изобразени и поставени в истинско 3D - което е по-лесно да се каже, отколкото да се направи.

Даването на земен вулкан на геоложко CT сканиране в наши дни е сравнително рутинно. Не е така за тези под водата. Тяхната недостъпност означава, че само част от източнотихоокеанското възвишение, участък от друг средноокеански хребет, е бил подложен на типа сеизмично изследване, което се подлагат на вътрешностите на Axial, каза Рубин.

аксиална подводна планина, вулканична планина, аксиална, Лангсет, бряг на ОрегонНа изображение, предоставено от Сам Мичъл, Виктоар Лукас, студентка в Université de Bretagne Occidentale във Франция, следи макарите, използвани за разполагане на кабели от изследователския кораб Marcus G. Langseth в океана край северозападната част на Тихия океан. Тези кабели бяха украсени с научни инструменти, способни да надникнат в биещото сърце на чудовище на една миля под вълните: Axial Seamount, вулканична планина. (Сам Мичъл чрез The New York Times)

Ключът към мисията беше колекция от пневматични въздушни оръдия, чиито струи от въздух под налягане създаваха акустични импулси. Тези импулси подскачаха вътре в Axial, преди да се върнат към един от многото приемници по тези кабели, като всеки от тях се отклонява далеч от собствения шум на кораба, за да получи точни показания.

Тези вълни мигрират през подповърхността по различен начин в зависимост от свойствата на скалата, която срещат. Това поведение позволява на учените да разберат какво присъства в Axial, както и колко разтопен или твърд е всеки от неговите магматични органи.

А с по-обширния и тежко оборудван набор от сензори на Marcus G. Langseth, учените ще получат своя 3D изглед в активна подводна подводна планина за първи път.

Молете се на Посейдон

Докато корабът обикаляше над Axial, 50 учени, студенти, техници и членове на екипажа се увериха, че всичко върви по план.

Данните се поточиха, но учените трябваше да правят смени, гледайки екраните, за да се уверят, че продължава непрекъснато.

Едва виждате слънцето, защото често сте в корпуса на лодката, каза Арнулф. От време на време можеше да се очаква разминаване.

Всеки играеше своята роля, но късметът не винаги беше на тяхна страна. Този прекъснат кабел, вероятно причинен от огромното физическо напрежение, което той и другите компоненти на сензорите на кораба често бяха подложени, осигуряваше нежелана доза опасност.

Това беше много, много напрегнат ден, добави Мичъл.

За щастие кабелът беше намерен задържан, някак си все още прикрепен към кораба. Тъй като не можеше да бъде ремонтиран в морето, екипът трябваше да завърши мисията само с три кабела.

В друг момент двигателят реши да спре, изисквайки от екипа да изключи целия кораб и да прекара следващите около 18 часа внимателно да навива четирите 55-тонни кабела обратно към кораба. Двигателят беше оправен в рамките на един час, но повторното размотаване на линиите изискваше още един ден. Това открадна два дни от круиза.

Кел, избрала да остане на сушата с децата си, подкрепи мисията на Langseth и сподели моментите на екипажа на технологична опасност.

аксиална подводна планина, вулканична планина, аксиална, Лангсет, бряг на ОрегонВ изображение, предоставено от Steffen Saustrup, бордовите техници и Мишел Лий, студентка в Земната обсерватория Ламонт-Дохърти на Колумбийския университет, в центъра, водят записи на инструментите, добавяни към кабелите по време на разполагането на 3D сеизмичния масив от изследване кораб в Тихия океан. Учените отплаваха на опасна експедиция, за да създадат първите вътрешни 3D изображения на Axial Seamount, подводен вулкан дълбоко в Тихия океан. (Steffen Saustrup чрез The New York Times)

С тези видове експедиции има толкова много неща, че, каза тя, трябва да канализираш вътрешен мир, въпреки че нервите ти са като: „О, Господи, всичко това е на път да излезе през прозореца!“

Арнулф беше по-безгрижен. Не мисля, че някога съм бил на круиз, където всичко върви гладко, каза той. Винаги губите инструменти.

За повечето студенти това беше за първи път в морето, така че беше важно да ги забавлявате, каза Мичъл.

Бяха заложени много залози на нелепи неща, като например колко яйца са донесени на борда (2880) или колко пружини има в един въздушен пистолет (24).

Между смените хората завършваха дипломни работи, пишеха статии, четаха книги. Арнулф, трениращ за екстремни спортни събития на сушата, прекара доста време във фитнеса.

Любопитството уби круиза

Техническите проблеми не бяха всичко, за което екипът трябваше да се тревожи. Местните диви животни, като фин китове, делфини, акули и слънчеви риби, имаха потенциала да спрат експедицията.

Офицерите на палубата държаха под око за водни натрапници, докато използваха хидрофони, за да слушат под вода. Морските бозайници зависят от акустични комуникации, така че ако някой попадне на 3300 фута от кораба, процъфтяващото сеизмично оборудване трябваше да бъде изключено.

По-младите същества задействаха изключване на цялото оборудване, ако бяха забелязани на някакво разстояние. За малък син кит импулсите, направени от корабния масив, биха били като писъци в ухото му.

Тези офицери, разбираемо, имаха много сила за спиране на науката. Много неща биха могли да застрашат мисията, но Мичъл каза, че е сюрреалистично да се мисли, че пет години подготовка могат да бъдат отменени от упорито любопитно бебе кит, което отказва да напусне борда на кораба.

Съшиване на шедьовър

Въпреки няколкото моменти на хаос, пътуването постигна целта си. След приключването на експедицията учените сега копаят във всички сеизмични срезове на Langseth и съединяват всички данни, за да образуват правилен 3D изглед на червата на Axial.

Покривите на първичната и вторичната магма камери могат да се видят ясно в три измерения.

Техните сложности стават ясни: множество хоризонтални пластини от магма, известни като первази, се пронизват под повърхността. По-рано открито поле от хидротермални отвори, някои високи като сгради, е открито над наскоро идентифициран трети тайник с магма.

Докато научават повече за това, което е открил екипажът на Langseth, учените са в състояние да разберат по-добре други вулкани, особено тези, скрити под морето.

Значителна част от вулканизма на Земята се случва на места като Axial, каза Рубин, имайки предвид средноокеанските хребети, които заедно представляват гръбнака на вулканизма, простираща се на около 40 000 мили по целия свят.

Но няма да е лесно да завършим тази работа. Предстоят години на обработка и анализ.

Наистина има както наука, така и изкуство за обработка и интерпретация на сеизмични данни, каза Джаки Каплан-Ауербах, сеизмолог и вулканолог от Университета на Западен Вашингтон. В сравнение с 2D профилите, 3D сеизмичните данни са с порядък по-голямо предизвикателство.

Данните от мисията могат също да помогнат на учените да разберат по-добре защо Axial изглежда диша. Когато магмата се издига на повърхността, вулканите са склонни да се надуват и Axial не е изключение. Използвайки специално подреждане на сензори за налягане под вълните, Чадуик и колегите му откриха, че ако Axial не изригва, той се надува отново.

Веднага след като едно изригване приключи, вулканът незабавно започва да се зарежда с гориво за следващото, като всеки път достига приблизително същото ниво, преди да взриви върха си. Следващото изригване се очаква да бъде през 2020 или 2021 г. Независимо дали учените постигат или не този хеттрик за прогнозиране, тези цикли на инфлация и изригване ще имат по-голям смисъл, тъй като тайните на магмата на Axial попаднат на фокус.

Деформацията на повърхността е един от основните начини, по които се наблюдават вулкани от всякакъв вид, от експлозивния връх Сейнт Хелънс в щата Вашингтон до ефузивния Мауна Лоа на Хавайските острови. С по-холистичен модел на Axial и неговото поведение, подобно на балон, учените могат по-добре да разберат или идентифицират предшествениците на изригванията в тези вулкани.