De hoogten van de vulkaan La Soufrière de Guadeloupe kunnen hels zijn, broeierig bij meer dan 48 graden Celsius (120 graden Fahrenheit) en gehuld in golven van zuur gas. Onderzoekers willen gas- en stoomuitbarstingen volgen op de top, om meer te weten te komen over het explosieve potentieel van de vulkaan, maar conventionele seismometers worden snel vernietigd in de vijandige omgeving.

Een instrument dat een optische seismometer wordt genoemd, lijkt de uitdaging aan te kunnen, echter. In het journaal Seismologische onderzoeksbrieven , een team van wetenschappers beschrijft hoe ze een optische seismometer hebben ontwikkeld en geïnstalleerd op slechts tien meter afstand van een spuwende fumarole (een gas- en stoomopening) op de top van de Caribische vulkaan.

De beweging van de optische seismometer (en dus van de grond) wordt geschat met behulp van een interferentieverschijnsel, die optreedt wanneer een infrarode laserstraal wordt gereflecteerd door het gespiegelde oppervlak van de mobiele massa van de seismometer. Deze laserstraal wordt gedragen tussen de seismometer op de top en een afgelegen en veilig opto-elektronisch station via een lange glasvezelkabel, het beklimmen van de helling van de vulkaan. Het station berekent de grondverplaatsing en stuurt de gegevens in realtime naar het Franse vulkanologische en seismologische observatorium van Guadeloupe.

De seismometer werkt puur mechanisch, en vereist geen elektronica of voeding die kwetsbaar zou zijn voor de topomstandigheden, zei Romain Feron, hoofdauteur van de paper van de ESEO Group en het LAUM-laboratorium van de Université du Mans. Het instrument is omhuld met teflon om het te beschermen tegen de zwavelgassen die vrijkomen door de fumarole.

"Het is, voor zover we weten, de eerste optische seismometer met hoge resolutie ooit geïnstalleerd op een actieve vulkaan of andere gevaarlijke zone, " Feron en collega's schrijven in SRL.

Het succes van de seismometer, na tien jaar ontwikkeling, suggereert dat het een goede seismische oplossing zou kunnen zijn in andere uitdagende omgevingen, zij merkten op, inclusief olie- en gasproductievelden, kerncentrales en geothermische reservoirs op hoge temperatuur.

Nu negen maanden in bedrijf op de vulkaan, het instrument verzamelt gegevens die zullen worden gecombineerd met andere waarnemingen van het observatorium van Guadeloupe om La Soufrière beter te kunnen volgen. De laatste significante uitbarsting van gas en stoom van de vulkaan in 1976 veroorzaakte evacuaties in Basse Terre, De hoofdstad van Guadeloupe. Sinds 2018, de koepel van de vulkaan en de fumarolen op de top zijn steeds actiever geworden.

Seismische monitoring bij vulkanen kan onderzoekers helpen de beweging en het onder druk zetten van ondergrondse vloeistoffen te begrijpen. De nieuwe optische seismometer zou betere locaties kunnen bieden voor microseismische gebeurtenissen onder de koepel, en biedt een meer gedetailleerde glimp van "de fumarole-signatuur, wat helpt om de geometrie en activiteit van het sanitairsysteem van de koepel te beperken, ' zei Feron.

Het instrument heeft seismische golven geregistreerd van een regionale aardbeving, een aardbeving in Chili, en kleine seismische gebeurtenissen in de vulkaan minder dan 2,5 kilometer (1,6 mijl) onder de top, meldden de onderzoekers.

Feron en collega's maakten een zware klim naar La Soufrière's 1, 467 meter (4, 813 voet) top in september 2019 om de seismometer te installeren, met behulp van gasmaskers om zichzelf te beschermen tegen de giftige gassen die uit actieve fumarolen spuwen. Naast de gassen en hoge temperaturen, het team moest tijdens de installatie het weer goed in de gaten houden, zei Feron.

"Het zou mooi kunnen zijn op de bodem van de vulkaan, maar tegelijkertijd hels aan de top, " herinnerde hij zich. "Het wordt erg riskant om de steile en gladde hellingen van de vulkaan te beklimmen met zwaar materieel op de rug, om nog maar te zwijgen van bliksem."