海底火山の750フィートの泡のげっぷを聞く

それが2016年後半までのことだった。その日、近くの海底火山ボゴスロフ（山頂が水面からわずかに顔を出し、ボゴスロフ島を形成している）が活動を開始し、40マイル離れた高性能マイクがたまたまそれを聞き取っていた。その地域から発せられる低周波の超低周波音（人間の耳では聞き取れない）を分析することにより、研究者たちは半年以上にわたってこの火山が、アルバトロスの乗組員が繰り返し目撃したのと同じ種類の巨大な泡の形でガスを放出していたことを突き止めた。その巨大さは？平均直径750フィート（約220メートル）で、それぞれ1億8千万立方フィートのガスを含んでいる。最大のものは幅4分の1マイル（約1.2キロメートル）の超巨大な泡で、巨大なドーム状に水面に膨れ上がり、破裂して火山泥の雲を高さ7マイル（約11キロメートル）まで噴き上げた。

ボゴスロフはアリューシャン列島の中でも小さな島の一つですが、地上部分は私たちの関心事ではありません。あの泡を噴き出した噴火口は島の沖合にあり、水深約30メートルに沈んでいます。2016年後半、ボゴスロフは海底からマグマを噴き出し始めました。噴出した溶岩は冷えて噴火口を覆う一種の蓋となり、二酸化炭素や二酸化硫黄などのガスを閉じ込めます。しかし、やがて圧力が高まりすぎて溶岩の塊が割れ、ガスが噴出します。そして再び溶岩で覆われ、その溶岩もまた割れて新たな泡を噴き出します。

泡が水面に上昇していくにつれ、きれいな球体として噴出口から切り離されることはありません。噴出口は泡にガスを供給し続けました。小さな球状の泡が小さな棒から噴き出すのではなく、長い泡を一本ずつ引きずる大きな泡の棒のようなものだと考えてみてください。そして、水中にあった泡の一つが水面に到達すると、1世紀以上前にアホウドリが目撃した隆起のように大きくなったのです。

泡は、内部の圧力と外部（大気または水）の圧力が均衡する点、つまり平衡状態に到達しようとして、大きさを変えます。内部のガスは圧縮性であるため、巨大な泡は膨張しますが、平衡状態を超えてしまいます。この時点で、大気または水がガスを押して再び圧縮し、泡は平衡状態から外れてしまいます。「これは、泡の外部の圧力と内部の圧力の間の押し引きによるものです」と、Nature Geoscience 誌に掲載された新しい論文の筆頭著者である米国地質調査所の地球物理学者ジョン・ライオンズ氏は、今回の研究結果について述べています。

これは振動と呼ばれ、この混沌とし​​た圧力のダンスが、近くのウムナック島のセンサーが捉えることができる超低周波音を生み出します。マイクは数百フィート間隔で設置されていたため、センサーはわずかに異なるタイミングで超低周波音のバーストを検知し、アルゴリズムは音速を基準として処理し、音の方向を判断しました。これと同じことがあなたの脳でも起こっています。「音は片方の耳に届きますが、もう片方の耳よりもほんの少しだけ早く、あるいは遅く届きます」とライオンズ氏は言います。「私たちの耳は2つの要素からなるアレイのように機能します。」

以前の研究で、小さな泡が振動する際にどれだけの超低周波音を発生させるかが明らかになっているため、ライオンズ氏と同僚たちは、これらの巨大な火山泡の特性を計算し、それらがどのように形成され、どれほど大きくなり、そして約10秒間でどのように自滅したかを明らかにした。その後、マグマの蓋が再び形成され、再び崩壊して新たな泡が放出された。（人間の耳に合うように調整された音声を以下で聞くことができる。超低周波音は300倍速で再生されているため、それぞれのスパイクは実際には別々の泡の信号である。）

この動画は、2017年3月8日の噴火の始まりを捉えており、その後100回以上の連続したバブル信号が続きます。（波形の各スパイクはバブル信号です。）動画：ジョン・ライオンズ

そして、泡はいかにして自らを消滅させたか。泡が水面を突き破ると、その上に厚さ数フィートほどの水のドームを形成した。しかし、重力によって水はドームの側面を流れ落ち、奇妙な構造全体が不安定になり…弾けた。幅220メートルの泡が破裂し、高温のガスと灰が何マイルも上空に噴き上がった。「普通の火山噴火の激しさを想像してみてください。そこに大量の水が加わったとしたら」とライオンズは言う。

これらの爆発の瞬間がどのようなものだったのか、確かなことは誰にも分からない。しかし、当時、沿岸警備隊の船舶がたまたまその付近にいて、火山雷雲と溶岩の破片から発せられる白熱光が写った粗い写真をライオンズに送ってきた。

どれも刺激的な話ですが、遠く離れた火山でさえどれほど危険であるかを忘れがちです。ボゴスロフ火山の噴火が津波を引き起こしたという証拠はありませんが、海底火山は巨大な津波を発生させる可能性があり、実際に発生しています。実際、海上および海中の火山噴火による死者の17%は、結果として生じた津波によるものです。

「噴火のプロセスを理解するために、こうした最新のセンシングやモデリング技術を応用すればするほど、将来の予測精度が向上するだろう」と、NOAAで海底火山と音響学を研究しているが、今回の研究には関わっていないボブ・ジアック氏は言う。

さらに、私たちは地質学的な最高レベルの胃腸障害を観察することができます。

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