آيا يک تيم بين المللي از محققان مي توانند با حفاري کردن در اعماق يک آتشفشان، خطر فاجعه را مهار کنند؟
زنگ خطر براي ساکنان شهر پوزولي به صدا درآمده است. گويا در زير پاي ساکنان اين شهر ناحيه ناپل اتفاقي در جريان است. اين شهر قديمي به سرعت در حال بالا آمدن است و خطر جدي به نظر مي رسد. گويا شهر ساحلي روي يک کالدرا است و دوران خاموشي به سر رسيده است. بررسي ها نشان مي دهند که محدوده اي به وسعت 3کيلومتر از سال1969حدود2/8متر بالا آمده است. اگر اين دهانه عظيم فقط هوس يک فوران به سرش بزند، آن وقت محدوده اي به وسعت دو تا چهار کيلومتر نابود مي شود. خاکستر حتي شهر ناپل را هم مي پوشاند. به همين دليل يک تيم حرفه اي بين المللي تصميم به اقدام سريع گرفته اند. آنها مي خواهند داخل دهانه بزرگ را حفاري کنند و اميدوارند بتوانند با اين کار بهترين اقدام را براي نجات شهر انجام دهند.
کالدراها خطرناک ترين آتشفشان هاي روي زمين هستند. آنها از نشست زمين بعد از فوران يک آتشفشان عظيم به وجود مي آيند. مکانيسم انفجار و فوران اين آتشفشان هاي عظيم، ناشناخته است. اين در حالي است که محققان در سال هاي گذشته اطلاعات زيادي درباره استراتو والکان ها به دست آورده اند؛ آتشفشان هايي که نزديک ترين مدل به فوران کالدراها را دارند. با اين همه هنوز پرده از اسرار کالدراها برنيفتاده است. جوزپه دي ناتاله، رهبر تيم تحقيقاتي اي که تصميم به حفاري در شهر پوزولي(دهانه کالدرا) را دارند مي گويد که در مقايسه با کالدراهاي ديگر، کمپي فلگري (نام کالدرايي است که شهر پوزولي روي آن بنا شده است) يک ساختار داغ تر آتشفشاني دارد. بنابر اين اطلاعات بيشتري در عمق بيشتر به دست مي آيد. اين موضوع نشان مي دهد که ممکن است اطلاعات زيادي درباره ساختار ديگر کالدراها از طريق همين يکي به دست بيايد. دي ناتاله مي گويد: «پروژه حفاري عميق در کمپي فلگري پنجره اي جديد درباره خطرناک ترين ساختارهاي آتشفشاني روي زمين باز مي کند». اما مهم تر از اين ممکن است اطلاعات به دست آمده بتواند جان هزاران انسان را نجات بدهد.
چرا حفاري
اول از همه دي ناتاله اميدوار است که آزمايش روي سنگ هايي که از طريق حفر چاه به دست مي آيند اطلاعات جديدي درباره غرش زير پايشان بدهد؛ «مدل سازي نهشته هاي آتشفشاني در محدوده پر خطر به ما کمک مي کند که تاريخچه فوران ها را بازسازي کنيم و همين طور سناريو هاي آينده را پيش بيني کنيم.» او در ادامه توضيح مي دهد: «بعد ما با استفاده از برخي پارامترهاي به دست آمده از اين سنگ ها مثل نفوذپذيري، استحکام و خاصيت کشساني مي توانيم متوجه شويم که چرا زمين اين منطقه بدون رخ دادن يک فوران در حال بالا آمدن است. همين طور مي توانيم بفهميم قبل از فوران بعدي منتظر چه باشيم.» بعد از تکميل شدن چاه مجموعه اي از ابزار به پايين فرستاده مي شود تا محققان متوجه شوند که در حال حاضر چه اتفاقاتي در اعماق زمين مي افتد؛ «داده هاي لرزه اي، حرارتي و تغيير حالت سنگ ها رو به رشد گذاشته اند. حسگرهاي ما کوچک ترين سيگنال ها ي يک فوران قريب الوقوع را ثبت مي کنند.» همين طور بررسي ها روي ميزان تغييرات حرارتي در عميق ترين قسمت هاي چاه مي تواند براي محققان روشن کند که محفظه ماگما در چه عمقي قرار گرفته و در چه حالتي به سر مي برد. اما حالا سوال مهم اين است که همه اين تحقيقات در چه حد ضروري است؟ کريس کيلبورن کسي است که پاسخ به اين سوال را مي داند. او معاون تحقيقاتي مرکز بين المللي خطر سنجي است و شش سال گذشته را در تاپل و مرکز بررسي آتشفشان وزوو سپري کرده است. کيلبورن از ميزان واقعي خطر آگاه است و به همين دليل به عضويت اين تيم تحقيقاتي هم درآمده است. او فکر مي کند انجام اين تحقيق و بررسي موضوعي ضروري است؛ «صدها کالدرا شبيه اين در گوشه گوشه زمين وجود دارد. مکان هاي بزرگ و مسطحي که هيچ ايده اي درباره آنها نداريم و وقتي آنجا مي ايستيد درواقع روي يک آتشفشان هستيد.» او توضيح مي دهد که چطور بعد از آخرين فوران در سال 1538سطح زمين منطقه شروع به نشست کرده است؛ نشستي که تا بالازدگي سال1969 ادامه داشته است. به اين ترتيب اين مايه نگراني است که بعد از نشست 500 ساله با نرخ سالانه1سانتي متر در عرض 40 سال زمين منطقه چندين متر بالا بيايد. اين موضوع ممکن است نشانه اي از حرکت سنگ هاي مذاب بر سطح زمين باشد؛ «اگر اين موضوع درست باشد احتمالاً فوران بعدي نزديک است.» تعداد زيادي زلزله کوچک در دهه 80 و همين طور بالا آمدن زمين باعث خرابي بسياري از خانه ها شده است.
البته کيلبورن به اين موضوع هم اشاره مي کند که فوران سال1538بعد از يک بالازدگي 15متري، طي 100سال اتفاق افتاده بود؛ «ما در 40 سال نرخ بالازدگي حدود سه متري را داريم. بنابراين شايد بشود گفت که هرگز در60سال آينده فوراني رخ نخواهد داد چون اين نرخ بالا آمدن به 15 متر نمي رسد، اما ما بايد براي هر گونه پيامد آني اين ماجرا آماده باشيم».
به نظر مي رسد که راهي براي کنترل اين کالدرا وجود ندارد و فقط مي شود حرکاتش را پيش بيني کرد. براي اين کار اطلاعات صحيح به درد مي خورد؛ چيزي که براي يافتنش بايد پايين رفت.
هبوط به آتش
پروژه حفاري در اين منطقه به وسيله برنامه بين المللي حفاري علمي قاره ها بنيانگذاري شده است. آنها در بيشتر مناطق فعال لرزه اي و آتشفشاني جهان، حفاري کرده اند؛ از ايسلند تا هاوايي، اين موضوع فهم دنياي علم را از اتفاقاتي که زير پوسته زمين مي افتد افزايش داده است. دکتر اروليش هارمزـ سرپرست اين نهاد بين المللي ـ فکر مي کند که حفاري در کمپي فلگري در حال حاضر بسيار مهم است؛ «چاهاي زياد ديگري وجود دارند که مي شود در آنها اين کار را انجام داد اما هيچ جا مثل اينجا مملو از جمعيت نيست. اين منطقه از همه مناطق ديگر خطرناک تراست.» حفاري چاه آزمايشي اوليه در حال حاضر شروع شده است واين چاه به عمق500 متري رسيده است. حفاري چاه اصلي هم احتمالاً تا پاييز امسال آغاز خواهد شد اين چاه با عمق 3/8 کيلومتر و با زاويه 25 درجه نسبت به مرکز کالدرا حفر خواهد شد. براي حفاري اين چاه هيچ اتفاق جديد نمي افتد؛ تکنيک همان چيزي است که براي حفاري هاي زمين گرمايي در سراسر دنيا از آن استفاده مي شود. اما يک نکته تغيير کرده است؛ ابزارهايي که در عمق زمين براي ثبت تغييرات کمپي فلگري نصب مي شوند بسيار دقيق و پيشرفته است. دما به طور مرتب اندازه مي شود و اطلاعات به وسيله يک فيبر نوري به بالا منتقل مي شود براي در امان ماندن از گرما اين فيبر در يک غلاف سخت قرار خواهد گرفت و به ديواره بتن مي شود. دو سنسور ديگر اطلاعات لرزه اي و تنشي را به بالا منتقل خواهند کرد. کابل ها هم از نوعي انتخاب شده اند که در مقابل گرما مقاوم هستند. البته اورليش هارمز قبول دارد که عمر اين سنسورها در عمق زياد ناشناخته است. بنابر اين چاه اوليه مي تواند کمک زيادي درباره پيش بيني رفتار اين سنسورها بکند. به جز گرما گازهاي مختلف هم از جمله عواملي هستند که مي توانند بر نحوه عملکرد اين سنسورها تأثير بگذارند. براي اينکه بدانيد چه اندازه اهميت دارد که اطلاعات صحيح به دست آمده و منتقل شوند، کافي است به آن طرف جهان برويد، به گينه نو؛ جايي که يک کالدرا در سال1994 فوران کرد؛ فوراني که ابري از خاکستر به ارتفاع 20 کيلومتر ايجاد کرد. همچنين اين فوران باعث توليد يک سونامي به ارتفاع 5 متر شد و بارش مواد پيرو کلاستيک و خرابي ناشي از انفجار و حرارت همه چيز را تا شعاع دو کيلومتري نابود کرد؛ «با توجه به اين اطلاعات پيش بيني اينکه چه رخ خواهد داد بسيار سخت خواهد بود.» اين را
هارمز مي گويد و ادامه مي دهد: «پيش بيني مي شود که بر اثر فوران فرو رانش اتفاق بيفتد، شبيه آنچه در زمستان گذشته در اندونزي رخ داد. ما مي دانيم که سه يا چهار روز فرصت خواهيم داشت تا مواد مذاب بالا بيايند و فوران ناگهان آغاز خواهد شد. درحقيقت هيچ شانسي وجود ندارد که ما بتوانيم چنين اطلاعاتي را به دست بياوريم؛ يعني اگر بتوانيم چند ساعت قبل از فوران اعلام خطر بکنيم بسيار خوش شانس خواهيم بود. وفتي که با يک آتشفشان معمولي مخروطي مثل دماوند طرف هستيد مي توانيد اطلاعات را در سه جهت مختلف به دست بياوريد اما با يک کالدرا چنين شانسي نخواهيم داشت. اين درسي است که ما از آتشفشان رابول در گينه نو گرفتيم.» اين درس ممکن است جان هزاران انسان را در منطقه حفظ کند با اين همه منتقدان محلي مخالف اين پروژه حفاري هستند. چرا؟
ماشه آتشفشان
بندتودي ويوو، استاد آتشفشان شناسي و علوم زمين دانشگاه ناپل و سخنگوي بنياد بين المللي حفاري هاي علمي قاره اي نظرش را درباره اين پروژه اين طور بيان مي کند: «هيچ کس نمي تواند تضميني براي ايمني صد درصد بدهد.» او فکر مي کند که اوضاع مي تواند به سادگي از کنترل خارج شود. بيشتر نگراني دي ويوو به ريسک هاي انفجار در حين عمليات برمي گردد؛ «آنها بايد به سفره هاي آبي و همين طور ماگما در حين حفاري ضربه وارد کنند. ترکيب اين دو مورد مي تواند به سادگي يک انفجار گرم آبي را رقم بزند.» او ادامه مي دهد: «اين احتمال اندکي است؛ در حد 1يا2 درصد و ممکن است بي اهميت باشد اما وقتي اهميت پيدا مي کند که صحبت جان هزاران نفر در ميان باشد. اطلاعات جديد بسيار خوب است اما نه اينجا.» مجله فوکوس اين نگراني را با يک ژئوشيمست که روي اين پروژه کار مي کند در ميان گذاشته است. توماس ويسبرگ مي گويد: «ما مي دانيم که چطور در چنين محدوده اي دست به حفاري بزنيم. دماي زياد، مايعات خطرناک و اتاقک ماگما در اعماق بسيار زياد قرار دارند».
او ادامه مي دهد: «مايعات تحت فشار بسيار خطرناک هستند اما نه وقتي که ما يک ضربه مناسب به محفظه آن وارد مي کنيم. به اين ترتيب ريسک کار بسيار پايين است. اين موضوع شانس بسيار بزرگي است که ما به منبع مايع داغ و تحت فشار ضربه بزنيم؛ فقط بايد از اين شانس به خوبي بهره ببريم و آن را درست مديريت کنيم.» اينکه حفاري ها بتوانند مثل کشيدن ماشه باعث فوران شود موضوع مهمي است و جواب ويسبرگ اين است: «بسيار بعيد به نظر مي رسد.» او فکر مي کند که «ما يک شانس داريم پس چرا از آن بهره نبريم. ما به جواب احتياج داريم».
فهرست خطر
کمپي فلگري، تنها آتشفشان در آستانه فوران جهان نيست. فعاليت هاي آتشفشاني با يک رنکينگ جهاني به اسم شاخص انفجار آتشفشان ها بررسي مي شوند. اين شاخص به وسيله موادي که به صورت بالقوه مي توانند از يک آتشفشان خارج شوند درجه بندي مي شوند.
عدد يک در اين دسته بندي به اين معني است که يک آتشفشان مي تواند بيشتر از 10هزار متر مکعب مواد را از دل خود خارج کند. وقتي که شاخص يک درجه بالا مي رود ميزان مواد خروجي 10 برابر مي شود.
بزرگ ترين فوران تاريخ شاخصي برابر هشت را در اين مقياس کسب کرده است. علامت اختصاري اين مقياسVEI است.
منبع: نشريه همشهري دانستنيها شماره 34
