A tűzhányók kozmikusmüon-képalkotása magyarázatot adhat a vulkánkitörések gyakorisága és a talaj deformációja közötti kapcsolatra.

A vulkánkitöréseket vizsgáló müografikus kutatásban új eredmények születtek az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont (Wigner FK) Innovatív Detektorfejlesztő Lendület Kutatócsoportja részvételével. A vulkáni folyamatokat a magma (földfelszín alatti olvadt kőzetanyag) állapotának változása és mozgása irányítja. Továbbá sok esetben okozza a vulkánok talajfelszínének emelkedését a kitörések előtt. Habár a vulkánkitörés előrejelzésének egyik hasznos eszköze a talajmozgások távérzékelése, a talaj deformációját okozó fizikai okokra mégsem minden esetben derül fény.

A talajdeformációval járó esetek közel 50 százalékában a deformáció után vulkánkitörésre nem kerül sor. A kísérlet így ahhoz járul hozzá, hogy a felszín alatti magma változásának és mozgásának megfigyelésével segítse a valódi okok feltárását és az előrejelzés javítását.

A Wigner FK és a Tokiói Egyetem által üzemeltetett Szakuradzsima Müográfia Obszervatórium 2017 óta gyűjt folyamatosan adatokat.

A Szakuradzsima vulkán Japán egyik legaktívabban működő tűzhányója, ami mindössze néhány kilométerre található a közel hatszázezer fős Kagosima város központjától. A vulkán évi szinten több száz alkalommal produkál robbanásos kitöréseket, ennek következtében néhány kilométeres környezetét kőzettel és hamuval teríti be. Pontosan ezért vált fontossá a vulkán folyamatos megfigyelése. Így mára ez a térség egyik legmonitorozottabb vulkánja. A kutatók 2017 óta folyamatosan gyűjtik az adatokat a Szakuradzsima Müográfia Obszervatórium segítségével. A magyar technológián alapuló berendezés a légkörben keletkező és a vulkánon keresztülhatoló kozmikus müon részecskék nyomkövetésével alkot „müografikus” képeket a tűzhányó belső szerkezetéről és annak változásáról.

A magyar-japán kísérletben résztvevő nemzetközi kutatócsoport a müografikus-képalkotás új módszerével mérte meg a sűrűség változását a Szakuradzsima vulkán krátere alatt. Ezt összehasonlították a talajfelszín mozgásával, illetve a kitörések gyakoriságának változásával. Azt figyelték meg, hogy a tömegsűrűség a nyugalmi időszakokban, amikor a vulkán talajfelszíne magasabban volt, növekedett, a gyakori kitörések időszakaiban pedig, amikor a talajfelszín alacsonyabban volt, csökkent. A müográfia módszerének segítségével sikerült olyan rejtett vulkáni folyamatokat feltárni, mint a vulkán nyugalmi időszakaiban lévő sűrű magmaeltömődés, ami kiváltotta a kürtőben a vulkáni gázok és a magma nyomásának emelkedését. Ez a vulkán felszínének emelkedéséhez vezetett. A kitörési időszakokban a dugó megsemmisült. A helyébe friss, kisebb sűrűségű magma emelkedett, ami felszabadította a nyomást, és a vulkán felszínének lefelé történő mozgását eredményezte.

Az eredmények azt a hipotézist támasztják alá, hogy a Szakuradzsima tűzhányó és más hasonló kitörési aktivitást mutató vulkánok esetében a müográfia a talajfelszín deformációját mérő távérzékelős technikák hasznos kiegészítő eszköze. A müográfia jelenleg a vulkáni veszélyek középtávú értékeléséhez nyújthat hasznos információt. A müonnyomkövető-berendezések érzékeny felületének növelésével csökkenthető lesz a képalkotáshoz szükséges idő. Ez lehetővé teszi a müográfia jövőbeli alkalmazását a különböző jeleket – a földrengés és a felszíndeformáció jelei, a felszínre tóduló gázok összetétele – monitorozó eljárásokat használó előrejelzési rendszerek részeként is.