Нове дослідження показало, що підводне виверження вулкана минулого року було досить потужним, щоб створити бульбашки плазми, які порушили радіозв’язок у космосі.
Нові результати можуть допомогти уникнути збоїв у роботі супутників і GPS на Землі, а також дізнатися більше про вулкани в чужих світах, додають вчені.
У січні 2022 року підводний вулкан Хунга Тонга-Хунга Хаапай — велика конусоподібна гора, розташована поблизу 169 островів Королівства Тонга в південній частині Тихого океану — вивергся з сильним вибухом. Спалах породив найвищий за всю історію зареєстрований вулканічний шлейф, один сягнув 35 миль (57 кілометрів) у висоту, і викликав цунамі навіть у Карибському морі. Загалом це виверження стало найпотужнішим природним вибухом за більш ніж століття, який за силою зрівнявся з найбільшою ядерною бомбою США.
Попередні дослідження показали, що атмосферні хвилі — коливання атмосферного тиску — внаслідок виверження були достатньо потужними, щоб порушити іоносферу, один із найвищих шарів земної атмосфери, що простягається на висоті приблизно від 50 миль до 620 миль (від 80 до 1000 км). Сонячне випромінювання заряджає молекули й атоми енергією для генерування електрично заряджених іонів, які й дали цьому шару назву.
Вчені давно припускали, що вулканічна активність може порушити F-область іоносфери, яка простягається приблизно на 90-500 миль (150-800 км) від поверхні Землі. F-область має найвищу концентрацію іонів будь-де в атмосфері.
В екваторіальних областях іоносфери можуть утворюватися діри, які можуть порушити роботу супутника зв’язок і сигнали GPS. Дослідники довго задавалися питанням, чи можуть виверження вулканів та інші події на суші генерувати ці так звані «екваторіальні бульбашки плазми».
«Такі бульбашки плазми рідко спостерігаються в іоносфері», — сказав провідний автор дослідження Ацукі Шінборі, атмосферолог з Університету Нагоя в Японії.
У новому дослідженні дослідники використовували японський супутник Arase для виявлення екваторіальних бульбашок плазми, національний супутник Himawari-8 для моніторингу атмосферних хвиль і наземні станції для відстеження рухів в іоносфері.
Вчені виявили, що після того, як ударна хвиля від виверження вулкана Тонга вдарила по іоносфері, вони виявили екваторіальні бульбашки плазми, які «поширюються в космос на висоті щонайменше 2000 кілометрів», — сказав Шінборі. Це набагато далі, ніж передбачають стандартні моделі бульбашок.
Дивно, але вчені також виявили раптове зростання електронної густини та збільшення висоти іоносфери за години до початкового приходу цієї ударної хвилі. Дослідники припустили, що така швидка реакція могла статися через атмосферні хвилі від виверження, які взаємодіяли з електрично зарядженими іонами в іоносфері, змушуючи енергію швидко подорожувати вздовж ліній магнітного поля Землі.
Нові відкриття можуть допомогти вченим спрогнозувати плазмові бульбашки, пов’язані з виверженнями вулканів та іншими подіями на поверхні Землі. Хоча дослідники не можуть запобігти серйозному впливу на супутниковий зв’язок і сигнали GPS, які можуть спричинити ці бульбашки, «ми зможемо попередити операторів літаків і кораблів, які, як очікується, будуть проходити через область появи плазмових бульбашок у майбутньому», — сказав Шінборі.
Майбутні дослідження можуть також досліджувати атмосферний вплив вулканів на Землі, а й вплив вулканів на далекі світи.
«Наприклад, Венера покрита густими хмарами, і важко безпосередньо визначити наявність чи відсутність там діючих вулканів лише за допомогою оптичних спостережень із супутників», — сказав Шінборі. «Наявність там діючих вулканів може бути підтверджено вимірюваннями плазми, подібними до тих, що зроблені супутником Arase».
Вчені детально виклали свої висновки в журналі Scientific Reports.
