Catatan Editor: Dalam seri mingguan ini, LiveScience mengeksplorasi bagaimana teknologi mendorong eksplorasi dan penemuan ilmiah.
Memantau gunung berapi adalah pekerjaan yang sulit. Anda harus tahu apa yang sedang terjadi - tetapi terlalu dekat adalah usulan yang mematikan.
Untungnya, teknologi telah membuatnya lebih mudah dari sebelumnya untuk mengawasi gunung-gunung yang mengeluarkan magma dan abu di seluruh dunia. Banyak dari teknologi ini memungkinkan para peneliti untuk menjaga jalan kembali (bahkan menonton gunung berapi dari luar angkasa) sambil tetap mengawasi aktivitas gunung berapi. Beberapa dari teknologi ini bahkan dapat menembus puncak gunung berapi yang dibalut awan, memungkinkan para peneliti untuk "melihat" perubahan tanah yang bisa menandakan erupsi yang akan segera terjadi atau keruntuhan kubah lava berbahaya.
"Anda ingin memiliki banyak sumber informasi untuk memaksimalkan kemampuan Anda untuk memahami apa yang sedang terjadi," kata Geoff Wadge, direktur Pusat Sains Sistem Lingkungan di Universitas Reading di Inggris.
Pekerjaan yang mengandung gas
Pemantauan gunung berapi dulu masalah mendapatkan sepatu bot di tanah. Kerja lapangan secara langsung masih terjadi hari ini, tentu saja, tetapi sekarang para ilmuwan memiliki lebih banyak alat yang tersedia untuk melacak perubahan sepanjang waktu.
Misalnya, para peneliti pada suatu waktu harus pasukan ke ventilasi gas vulkanik, mengeluarkan botol untuk menangkap gas, dan kemudian mengirim botol yang disegel ke laboratorium untuk dianalisis. Teknik itu memakan waktu dan berbahaya, mengingat sejumlah besar gas vulkanik mematikan. Sekarang, para ilmuwan jauh lebih sering beralih ke teknologi untuk pekerjaan kotor ini. Spektrometer ultraviolet, misalnya, mengukur jumlah cahaya ultraviolet dari sinar matahari yang diserap oleh bulu vulkanik. Pengukuran ini memungkinkan para peneliti untuk menentukan jumlah sulfur dioksida di awan.
Alat lain, yang digunakan di Hawaiian Volcano Observatory sejak 2004, adalah spektrometer transformasi Fourier, yang bekerja serupa tetapi menggunakan cahaya inframerah, bukan ultraviolet. Dan salah satu trik observatorium terbaru menggabungkan spektrometri ultraviolet dengan fotografi digital, menggunakan kamera yang dapat menangkap beberapa pengukuran gas per menit di lapangan. Semua informasi gas ini membantu para peneliti mencari tahu berapa banyak magma berada di bawah gunung berapi dan apa yang dilakukan magma itu.
Mengukur gerakan
Teknik teknologi tinggi lainnya melacak pergerakan tanah yang dipicu oleh gunung berapi. Perubahan bentuk tanah di sekitar gunung berapi dapat menandakan erupsi yang akan datang, seperti halnya gempa bumi. Hawaiian Volcano Observatory memiliki lebih dari 60 sensor pergerakan global positioning system (GPS) pelacakan gerakan di situs vulkanik aktif negara. Sensor GPS ini tidak jauh berbeda dengan yang ada di sistem navigasi mobil Anda atau di ponsel Anda, tetapi mereka lebih sensitif.
Tiltometers, yang persis seperti apa suaranya, mengukur bagaimana tanah miring di daerah vulkanik, tanda lain bahwa ada sesuatu yang mungkin bergerak di bawah tanah.
Mengawasi langit juga berguna untuk melacak perubahan vulkanik. Citra satelit dapat mengungkapkan perubahan ketinggian yang merata di tanah. Satu teknik populer, yang disebut radar aperture sintetis interferometrik (atau InSAR), melibatkan dua atau lebih citra satelit yang diambil dari tempat yang sama di orbit pada waktu yang berbeda. Perubahan seberapa cepat sinyal radar satelit memantul kembali ke ruang angkasa mengungkapkan deformasi halus di permukaan bumi. Dengan menggunakan data ini, para ilmuwan dapat membuat peta yang menunjukkan perubahan tanah hingga sentimeter.
Satelit hanya melewati gunung berapi setiap sangat sering, bagaimanapun, membatasi pandangan setiap 10 hari terbaik, Wadge mengatakan kepada LiveScience. Untuk mengimbanginya, para peneliti sekarang mengerahkan radar berbasis darat, mirip dengan radar yang digunakan untuk melacak cuaca, untuk mengawasi aktivitas gunung berapi. Wadge dan rekan-rekannya telah mengembangkan satu alat, yang disebut sensor cuaca topografi gunung berapi segala cuaca (ATVIS), yang menggunakan gelombang dengan frekuensi hanya milimeter untuk menembus awan yang sering menyelubungi puncak gunung berapi dari pandangan. Dengan ATVIS, para ilmuwan dapat "menyaksikan" pembentukan kubah lava, atau secara bertahap tumbuh pembengkakan, di gunung berapi.
"Kubah lava sangat berbahaya, karena mereka menuangkan lava yang sangat kental ini dalam tumpukan besar, dan akhirnya runtuh. Dengan melakukan hal itu, ia menghasilkan aliran piroklastik," kata Wadge.
Aliran piroklastik adalah sungai batu dan gas panas mematikan yang bergerak cepat yang dapat membunuh ribuan dalam hitungan menit.
Wadge dan rekan-rekannya sedang menguji ATVIS di pulau Montserrat, Hindia Barat yang aktif secara vulkanis. Sejak 1995, gunung berapi Soufriere Hills di pulau itu telah meletus secara berkala.
Pengukuran radar juga dapat melacak aliran lava cair dari luar angkasa, kata Wadge. Meskipun lintasan satelit dapat terjadi hanya setiap beberapa hari, instrumen radar dapat menentukan lokasi hingga beberapa kaki (1 hingga 2 meter). Menyatukan gambar yang diambil dari ruang aliran lava yang bergerak lambat dapat mengungkapkan urutan "gaya film" tentang bagaimana aliran maju, kata Wadge.
Teknologi terkini
Semakin banyak ilmuwan beralih ke drone tak berawak untuk mendekat ke gunung berapi sambil menjauhkan manusia dari bahaya. Pada Maret 2013, NASA menerbangkan 10 misi pesawat tak berawak yang dikendalikan dari jarak jauh ke puncak gunung berapi Turrialba di Kosta Rika. Drone 5-pon (2,2 kilogram) membawa kamera video merekam dalam cahaya tampak dan inframerah, sensor sulfur dioksida, sensor partikel dan botol pengambilan sampel udara. Tujuannya adalah menggunakan data dari plume untuk meningkatkan prediksi komputer tentang bahaya vulkanik seperti "vog," atau kabut asap vulkanik beracun.
Kadang-kadang, teknologi bahkan dapat menangkap letusan yang tidak akan diketahui oleh orang lain. Pada bulan Mei, gunung berapi Cleveland yang terpencil di Alaska menghancurkan bagian atasnya. Gunung berapi itu berada di Kepulauan Aleutian, sangat jauh sehingga tidak ada pemantauan jaringan seismik untuk ledakan. Tetapi letusan dapat mengganggu perjalanan udara, jadi sangat penting bagi para peneliti untuk mengetahui kapan sebuah ledakan terjadi. Untuk memantau gunung berapi Cleveland yang sibuk, para ilmuwan di Alaska Volcano Observatory menggunakan infrasonik untuk mendeteksi gemuruh frekuensi rendah di bawah kisaran pendengaran manusia. Pada 4 Mei, teknik ini memungkinkan para ilmuwan untuk mendeteksi tiga ledakan dari gunung berapi yang gelisah.
Dalam kasus lain pendeteksian gunung berapi jarak jauh, pada Agustus 2012, sebuah kapal di Angkatan Laut Kerajaan Selandia Baru melaporkan sebuah pulau apung yang panjangnya 488 km di Pasifik Selatan. Asal usul batu apung kemungkinan akan tetap menjadi misteri, tetapi ahli vulkanologi Erik Klemetti dari Universitas Denison dan visualisator NASA Robert Simmon pergi mencari-cari sumbernya. Kedua ilmuwan mencari foto satelit berbulan-bulan dari satelit Terra dan Aqua NASA dan menemukan petunjuk pertama tentang letusan: air abu-abu dan bulu vulkanik di gunung berapi bawah laut yang disebut Havre Seamount pada 19 Juli 2012.
"Jika Anda tidak tahu ke mana harus mencari, Anda akan melewatkannya," kata Klemetti kepada LiveScience. Citra satelit, bersama dengan kemajuan teknologi lainnya, telah memungkinkan ahli vulkanologi untuk mendeteksi lebih banyak letusan daripada sebelumnya, katanya.
"Kembali 25 tahun yang lalu, ada banyak tempat di mana kita tidak akan memiliki petunjuk bahwa erupsi terjadi," kata Klemetti.
