Een vulkaan in Ecuador met een diepe cilindrische krater is misschien wel het grootste muziekinstrument op aarde, unieke geluiden produceren die wetenschappers kunnen gebruiken om zijn activiteit te volgen.

Nieuwe infrageluidopnames van de Cotopaxi-vulkaan in centraal Ecuador laten zien dat na een reeks uitbarstingen in 2015, de krater van de vulkaan veranderde van vorm. De diepe smalle krater dwong lucht om tegen de kraterwanden te weerkaatsen toen de vulkaan rommelde. Hierdoor ontstonden geluidsgolven zoals die van een pijporgel, waar perslucht door metalen buizen wordt geperst.

"Het is de grootste orgelpijp die je ooit bent tegengekomen, " zei Jeff Johnson, een vulkanoloog aan de Boise State University in Idaho en hoofdauteur van een nieuwe studie waarin de bevindingen in detail worden beschreven Geofysische onderzoeksbrieven , een tijdschrift van de American Geophysical Union. Luister hier naar de unieke orgelpijpgeluiden van Cotopaxi.

De nieuwe bevindingen tonen aan dat de geometrie van de krater van een vulkaan een grote invloed heeft op de geluiden die een vulkaan kan produceren. Door de unieke "stemafdruk" van elke vulkaan te begrijpen, kunnen wetenschappers deze natuurlijke gevaren beter in de gaten houden en wetenschappers waarschuwen voor veranderingen in de vulkaan die een dreigende uitbarsting kunnen signaleren. volgens de auteurs van de studie.

"Begrijpen hoe elke vulkaan spreekt, is van vitaal belang om te begrijpen wat er aan de hand is, "Zei Johnson. "Als je eenmaal beseft hoe een vulkaan klinkt, als er veranderingen zijn in dat geluid, waardoor we denken dat er veranderingen gaande zijn in de krater, en dat zorgt ervoor dat we opletten."

De aanhoudende uitbarsting van Kilauea op Hawaï zou een proeftuin kunnen zijn om te bestuderen hoe veranderingen in de vorm van een krater de geluiden die het maakt beïnvloeden, volgens Johnson.

Het lavameer op de top van Kilauea liep leeg toen het magma dat het toevoerde naar beneden stroomde, die de tonen van de infrageluiden die door de krater worden uitgezonden, zouden moeten veranderen.

Luisteren naar het infrageluid van Kilauea kan wetenschappers helpen de magmadiepte van een afstand te volgen en de potentiële uitbarstingsgevaren te voorspellen, volgens David Fee, een vulkanoloog aan de University of Alaska Fairbanks die niet betrokken was bij de nieuwe studie.

Wanneer het magmaniveau op de top van Kilauea daalt, het magma kan grondwater verwarmen en explosieve uitbarstingen veroorzaken, waarvan wordt aangenomen dat het de afgelopen weken in Kilauea is gebeurd. Dit kan het infrageluid dat door de vulkaan wordt uitgezonden veranderen.

"Het is echt belangrijk voor wetenschappers om te weten hoe diep de krater is, als het magmaniveau zich op dezelfde diepte bevindt en in wisselwerking staat met de grondwaterspiegel, die een aanzienlijk gevaar kunnen opleveren, ' zei Fee.

Een nieuw soort geluid detecteren

Cotopaxi sluimerde gedurende het grootste deel van de 20e eeuw, maar het barstte verschillende keren uit in augustus 2015. De uitbarstingen spuwden as en gas de lucht in, gevaar voor de meer dan 300, 000 mensen die in de buurt van de vulkaan wonen. Een enorme uitbarsting kan de immense sneeuwkap van Cotopaxi doen smelten, die enorme overstromingen en modderstromen zouden veroorzaken die nabijgelegen steden en dorpen zouden kunnen bereiken.

De uitbarstingen van 2015 waren relatief klein, maar veroorzaakten een explosie waardoor de kraterbodem uit het zicht viel. Dat was toen Ecuadoraanse onderzoekers die de vulkaan in de gaten hielden vreemde geluiden uit de krater opmerkten. De frequentie van de geluidsgolven was te laag voor mensen om te horen, maar ze werden opgenomen door de instrumenten van de wetenschappers.

De onderzoekers noemden de geluiden tornillos, het Spaanse woord voor schroeven, omdat de geluidsgolven eruit zagen als schroefdraad. Ze oscilleerden heen en weer gedurende ongeveer 90 seconden, elke keer kleiner worden, voordat het naar de achtergrond verdwijnt.

Johnson vergelijkt het met de "oude westerse bardeur" die ooit openging, zwaait een paar keer heen en weer voordat hij tot rust komt. Maar vanwege de grootte van de krater - hij is meer dan 100 meter (300 voet) breed en ongeveer 300 meter (1, 000 voet) diep - het duurt vijf seconden voordat de geluidsgolven één volledige oscillatie doorlopen.

"Het is alsof je een bardeur opent die anderhalve minuut heen en weer gaat, Johnson zei. "Het is een prachtig signaal en verbazingwekkend dat de natuurlijke wereld in staat is om dit soort trillingen te produceren."

Pijporgelspelers creëren geluiden met vergelijkbare kenmerken door een toetsenbord te gebruiken om lucht door pijpen van verschillende lengtes te persen. Dit is de eerste keer dat vulkanologen geluiden van zo'n lage frequentie hebben opgenomen en met deze dramatische galm afkomstig van een vulkaan, volgens Johnson.

De krater produceerde in de eerste helft van 2016 ongeveer één keer per dag tornillo-geluiden, voordat ze stopten. Johnson en zijn collega's weten niet precies wat de geluiden veroorzaakte, maar ze weten dat het iets te maken had met de activiteit van de vulkaan en niet alleen met de wind die over de top van de krater waaide. Elke tornillo werd geassocieerd met gas dat uit de ventilatieopening kwam, zei Johnson.

De onderzoekers vermoeden dat een van de twee dingen de vulkaan heeft kunnen aanzetten tot het produceren van de tornillo's. Een deel van de kraterbodem kan instorten, zoals kan gebeuren wanneer magma onder een vulkaan beweegt, of er vond een explosie plaats op de bodem van de krater. Explosies komen vaak voor in open-vent kraters zoals Cotopaxi, waar gas zich ophoopt totdat het een druk bereikt die hoog genoeg is om te exploderen.