「泡のある」マグマガスを監視すると、災害を避けるのに役立ちます。

Newswise – 火山爆発は危険で予測が困難です。 東京大学のチームは、火山クレーター（地球の表面の隙間）から放出される特定のガスの原子比が、マグマの深いところで何が起こっているのかを示す指標を提供できることを発見しました。 あなたの健康。 これは状況が「熱くなる」時期を示すことができます。 具体的には、アルゴン-40とヘリウム-3の比率の変化は、マグマがどれだけ泡立っているかを示すことができ、これはさまざまな種類の噴出の危険性を示します。 特定のタイプのマグマ活動を表すガスの割合を理解することは大きなステップです。 次に、チームは24/7火山活動の監視と早期警報システムのために現場でリアルタイム測定を提供できるポータブル機器を開発することを願っています。

火山の上に立っていると思うと興奮で震えますか、それとも恐怖で震えますか？ 多くの人にとって、火山の日陰に住むのは日常生活の一部です。 日本には111の活火山があり、毎年平均15の火山「事件」が噴火を含んでいます。 しかし、これらの事象は予測するのが難しく、致命的である可能性があります。 2014年、日本で2番目に高い火山で有名な観光地であるオンタケ山が予期せず爆発し、悲しいことに58人が死亡し、5人が行方不明になりました。 地震活動は一般的に早期警告信号ですが、一部の噴火（オンタケ火山爆発を含む）は明確な地震信号なしで発生する可能性があるため、日本の気象庁などの災害軽減機関は、住民に次の潜在的な災害を事前に警告する他の信頼できる方法を活用できます。 。

Fumarolesは、ガスや蒸気を放出し、しばしば火山周辺で発生する地球の表面（地殻）の穴と亀裂です。 噴出されたガスは化学物質の混合で構成されます。 その構成は、マグマ（溶岩）が形成され、上に押し上げられ、最終的に溶岩に噴出するマントルの知覚の下で何が起こっているのかについての洞察を提供することができます。 研究者らは、特定のガスの同位元素（同位元素の化学的性質は同じだが質量が異なる原子）の割合が隠されたマグマ活動を示すことができることを既に知っています。 「私たちは、ヘリウム同位体比が、マグマの活動が増加すると、時々知覚に見られるヘリウムに似た低い値から地球マントルのような高い値に変わることを知っていました。 これは、2011年に噴火が発生したカナリア諸島（アフリカ北西部沿岸大西洋）のエル・イエロ島で、冷泉ガスのヘリウム同位元素の割合を観察したことに基づいたものだ」と説明した。 高度な科学技術研究センター。 「しかし、私たちは、マグマが不安定な間、マントルから派生したヘリウムがより多くの理由を知りませんでした」。

より多くの洞察を得るために、住野とチームは群馬県の東京から北西に約150km離れた場所にある活火山草津 – 白根火山周辺の6つの分岐から出るガスを監視することにしました。 研究チームは、2014年から2021年までの7年間、数ヶ月に一度サンプルを採取した。 採取したサンプルを再び研究室に持ち込み、不活性ガス質量分析器という最先端の装置を用いて分析した。 これにより、科学者たちは通常、地殻や空気よりもマントルに豊富なヘリウム-3などの超微量（小さいが重要な）同位体を含む同位体組成を正確に測定することができました。

「私たちは、マグマの不安に関連するマグマ由来のアルゴン-40/ヘリウム-3比の変化を検出することに成功しました。 コンピュータモデルを使用して、地下のマグマが泡を出し、液体マグマとは別の火山ガスの泡を作る程度を比率が反映していることがわかりました」とSuminoは説明しました。 「どのくらい多くのマグマの泡が火山の下の熱水システムにどれだけのマグマガスを供給するのか、そしてマグマがどれだけ浮いているのかを制御します。 前者は、熱水系の水圧上昇によって噴出が起こる水蒸気噴出の危険性と関連がある。 後者はマグマの上昇速度を増加させ、マグマの噴出を引き起こします。

「火山を人体に例えると、地震観測と地殻変動観測に代表される従来の地球物理学的方法は、胸を聞いて体の大きさを測定するのと似ています。 このような場合、詳細な医学的検診なしでは、どんな健康上の問題が胸のわずかな騒音や急激な体重増加を引き起こすかを知ることは困難です。 一方、フマロールガス元素の化学的および同位体構成を分析することは、呼吸または血液検査と同じである。 これは、私たちがマグマに何が起こっているのかを正確に知るために、マグマから直接派生した実際の材料を見ていることを意味します。

現時点では、現場でガスサンプルを収集し、分析のために実験室に戻す必要があります。これは、困難で時間のかかるプロセスです。 しかし、Suminoは不活性ガス質量分析計を改善した経験があり、現場でリアルタイムで同じ分析を実行できる新しいツールを開発することを願っています。 「私たちはマグマ活動の変化をできるだけ早く検出できるようにしたい」とSuminoは言いました。 「今、私たちは現場でリアルタイムにfumarolicガス中の不活性ガス同位体比を監視するためのポータブル質量分析計を開発しています。 私たちの次のステップは、この新しい機器で不活性ガス分析プロトコルを確立し、すべての活火山（最小限の地元住民に災害を引き起こす可能性がある活火山）を1日24時間年中無休で監視することを現実にすることです。 週。」

####

東京大学について
東京大学は日本最高の大学であり、世界最高の研究大学の一つです。 約6,000人の研究者が行った膨大な研究成果は、芸術と科学の分野で世界最高のジャーナルに掲載されています。 約15,000人の学部生と15,000人の大学院生で構成される活気のある学生団体には、4,000人以上の留学生が含まれます。 詳しくはwww.u-tokyo.ac.jp/en/で確認するか、Twitterで@UTokyo_News_enをフォローしてください。