वह समुद्र के नीचे के ज्वालामुखियों (और टेलर स्विफ्ट) से भूकंपों को डिकोड करती है | क्वांटा पत्रिका

हम अक्सर ज्वालामुखियों को गगनचुंबी इमारतों के चमत्कार के रूप में सोचते हैं, लेकिन भूगर्भिक अंडरवर्ल्ड के ये द्वार भी पानी के नीचे रहते हैं। दुर्भाग्य से, पनडुब्बी ज्वालामुखियों का अध्ययन उनके स्थलीय भाई-बहनों की तुलना में अधिक कठिन है। लेकिन आपको किसी ऐसे व्यक्ति को ढूंढना कठिन होगा जो उनसे अधिक मुग्ध हो - और उनका अध्ययन करने के लिए अधिक जिद्दी हो - जैकी कैपलान-ऑरबैक.

पश्चिमी वाशिंगटन विश्वविद्यालय के एक ज्वालामुखीविज्ञानी, कैपलान-ऑउरबैक एक भूकंपविज्ञानी भी हैं, जो भूभौतिकी को समझने के लिए भूकंप के झटकों का उपयोग करते हैं। और ऐसा ही होता है कि सक्रिय ज्वालामुखी विलक्षण भूकंप उत्पादक होते हैं; वे उतना ही भूकंपीय शोर करते हैं जितना वे जुटा सकते हैं। कैपलान-ऑरबैक के लिए, वह शोर उनके वैज्ञानिक कानों के लिए संगीत है - डेटा जिसका उपयोग हमारे ग्रह की आंतरिक कार्यप्रणाली के बारे में जानने के लिए किया जा सकता है।

इन ज्वालामुखीय गीतों को सुनना केवल एक पृथक वैज्ञानिक जिज्ञासा को संतुष्ट करने के बारे में नहीं है। जब दक्षिण प्रशांत क्षेत्र में एक पनडुब्बी ज्वालामुखी का नाम हंगा टोंगा-हंगा हा'आपाई रखा गया तो यह विनाशकारी हो गया जनवरी 2022 में विस्फोट हुआ, इसने एक विनाशकारी क्षेत्रीय सुनामी उत्पन्न की, जिससे वातावरण ड्रम की सतह की तरह गूंज उठा, और टोंगा के मुख्य द्वीप को राख में दफन कर दिया। कैपलान-ऑउरबैक और उनके सहयोगियों को उम्मीद है कि इस तरह के हिंसक विस्फोटों के साउंडट्रैक का अध्ययन करके, वे भविष्य की ज्वालामुखीय आपदाओं के प्रभावों को कम करने के लिए पैरॉक्सिज्म के पीछे की भौतिकी के बारे में पर्याप्त सीख सकते हैं।

क्वांटा पत्रिका भूभौतिकी में अपनी यात्रा और इन जादुई पहाड़ों की धुनों का अध्ययन करना कैसा होता है, इस पर चर्चा करने के लिए कैपलान-ऑरबैक से मुलाकात की। स्पष्टता के लिए साक्षात्कार को संक्षिप्त और संपादित किया गया है।

आप जो करते हैं उसका वर्णन कैसे करते हैं?

मैं ज्वालामुखी प्रणालियों में होने वाले भूकंपों का अध्ययन करता हूं, जिन्हें मैं ज्वालामुखी के गीतों के रूप में वर्णित करता हूं। मुझे हमेशा से ध्वनि पसंद रही है। और मुझे हमेशा अनुनाद और खड़ी तरंगें पसंद हैं। खड़ी लहरों का एक उत्कृष्ट उदाहरण तब होता है जब आप बीयर लेते हैं और बोतल के ऊपर से फूंक मारते हैं और वह गुनगुनाती है - या यह तब होता है जब आप अपने वाइन ग्लास के शीर्ष पर अपनी उंगली फिराते हैं, जो मेरे शराब के स्वाद और ग्लास के लिए अधिक उपयुक्त है गाता है. हर चीज़ में एक गुंजन होता है जो उसके आकार और उसके भौतिक गुणों से जुड़ा होता है, और ज्वालामुखी भी इससे अलग नहीं हैं। उनके नलिकाओं में गुंजन होता है।

मुझे नहीं पता क्यों, लेकिन विज्ञान ने मुझे हमेशा आकर्षित किया है। यह बिल्कुल वही चीज़ थी जो मुझे पसंद थी, और मुझे इसे ज्वालामुखियों पर करने का मौका मिला।

आपने पहले बात की थी क्वांटा, एक कहानी के लिए इस बारे में कि ज्वालामुखी के अंदर भूकंप से कैसे पता चल सकता है कि पिघली हुई चट्टान गहराई में जमा हो रही है या सतह की ओर बढ़ रही है, जिससे शायद विस्फोट हो सकता है। लेकिन आप पानी के नीचे के ज्वालामुखियों की जासूसी कैसे करते हैं? 

सामान्यतः महासागरों का अध्ययन करना कठिन है। आप बहुत दूर तक नहीं देख सकते; उपकरणों को नीचे रखना बहुत कठिन है। ठंड है। यह उच्च दबाव है. यह नमकीन है. चीजें क्षत-विक्षत हो जाती हैं और फूट जाती हैं।

यदि हम पनडुब्बी ज्वालामुखियों की निगरानी करना चाहते हैं, तो हम वहां उपकरण लगा सकते हैं। अधिकांश समय, हम भूकंपमापी सहित उपकरणों को पानी में गिरा देते हैं; फिर हम चले जाते हैं, और फिर हम वापस आते हैं, उपकरण वापस लाते हैं, और देखते हैं कि जब हम गए थे तब क्या हुआ था। लेकिन अगर हम वास्तविक समय में जानकारी प्राप्त करना चाहते हैं, तो हमें आमतौर पर ऐसा करना होगा एक यंत्रयुक्त केबल बिछाएं, और लागत बहुत अधिक है।

आप किस प्रकार के उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं? 

हाइड्रोफ़ोन, या यांत्रिक कान बात सुनो पानी के अंदर की सभी प्रकार की आवाजों के लिए, यह एक अद्भुत उपकरण है। पानी के अंदर लगभग एक किलोमीटर का एक क्षेत्र है जहां ध्वनि फंस जाती है। यदि आपके पास वहां हाइड्रोफोन है, तो यह सचमुच हजारों किलोमीटर दूर की आवाजें सुन सकता है। आप एक सरणी स्थापित कर सकते हैं जो आपको बताएगी, 'ओह, वह ध्वनि यहाँ से आ रही है, और वह ध्वनि वहाँ से आ रही है।' आप भूकंप सुन सकते हैं, आप भूस्खलन सुन सकते हैं, आप ज्वालामुखी विस्फोट सुन सकते हैं, आप व्हेल सुन सकते हैं, आप जहाजों को सुन सकते हैं - भगवान, जहाजों की आवाज़ तेज़ है। और आप ज्वालामुखीय गतिविधि के गीतों को स्ट्रीम कर सकते हैं।

एक आदर्श दुनिया में, आपके भूकंपमापी अभी भी ज्वालामुखी पर ही होंगे। लेकिन सिर्फ एक हाइड्रोफोन आपको बहुत कुछ बता सकता है। टोंगा क्षेत्र में कई बार हाइड्रोफ़ोन तैनात किए गए हैं, और यह एक ऐसा उपकरण है जिसका मैं और अधिक उपयोग करना पसंद करूंगा।

मैं कल्पना करता हूं कि, पानी के नीचे या ऊपर, प्रत्येक नया विस्फोट पहली बार एक नई बोली सुनने जैसा है, जिसका अनुवाद करने की आवश्यकता है।

सही। कब हमारे पास मलबे जैसा लावा प्रवाह तट की ओर आ रहा है, बनाम कब हमारे पास अधिक नदी जैसा लावा प्रवाह टपक रहा है? हम शुरू में नहीं जानते कि इस प्रकार की चीज़ों की पहचान कैसे करें। इसीलिए विज्ञान मज़ेदार है। मज़ेदार बात यह है: मैं नहीं जानता, और मैं इसका पता कैसे लगा सकता हूँ?

पनडुब्बी ज्वालामुखियों के बारे में ऐसा क्या है जो आपको भ्रमित करता है?

वे हमें दिखाते हैं कि पानी के अंदर ऐसी असाधारण चीज़ें घटित होती हैं जिनके बारे में हम जानते भी नहीं हैं। इससे मुझे लगता है कि हम उतने प्रासंगिक नहीं हैं, जो मुझे लगता है कि एक तरह से अद्भुत है। यह ग्रह हमारे लिए यहां नहीं है. यह ग्रह अपना कार्य स्वयं कर रहा है।

क्या ऐसे कोई विस्फोट या भूकंप हैं जिनमें इस भावनात्मक दुविधा का अभाव है?

मैं के बारे में बात करता हूँ 2002 डेनाली भूकंप एकदम सही भूकंप के रूप में: यह बहुत बड़ा था, इसमें अद्भुत प्रभाव थे, इसने कई सवालों के जवाब दिए कि यह दोष कैसे काम करता है, लेकिन इसने किसी की जान नहीं ली। यह लगभग परिमाण-8.0 की घटना थी जिसके बारे में आप वास्तव में बिना किसी अपराधबोध के उत्साहित हो सकते हैं।

पनडुब्बी ज्वालामुखियों के बारे में यह एक और अच्छी बात है। टोंगा में इस समस्या को छोड़कर, अधिकांश भाग में, लोग इनसे प्रभावित नहीं होते हैं।

क्या आपको कभी पानी के नीचे के ज्वालामुखियों के अलावा किसी अन्य चीज़ में विशेषज्ञता हासिल करने का प्रलोभन हुआ?

जब मैं हवाई विश्वविद्यालय गया, तो मैं समुद्री भूभौतिकी और ग्रह विज्ञान के बीच बहस कर रहा था। मुझे लगा, हे भगवान, मैं मंगल ग्रह पर सबसे ऊंचे ज्वालामुखी ओलंपस मॉन्स का अध्ययन कर सकता हूं। लेकिन अपने दूसरे सेमेस्टर में, मैं दक्षिण प्रशांत में लाउ बेसिन में 28-दिवसीय शोध यात्रा पर गया, और समुद्री भूभौतिकी पर हस्ताक्षर, मुहरबंद और वितरण किया। मुझे बस जहाजों पर रहना पसंद है। तो मैं उस ग्रह संबंधी सामान के साथ खिलवाड़ करना चाहता था।

हालांकि वे अक्सर आश्चर्यजनक होते हैं, पानी के नीचे के ज्वालामुखी कभी-कभी भयावहता पैदा कर सकते हैं। इसका प्रदर्शन जनवरी 2022 में हिंसकों ने किया था हुंगा टोंगा-हूंगा हा'अपाई विस्फोट - जो, हालांकि यह पानी के भीतर शुरू हुआ, समुद्र की सतह के ऊपर तुरंत विस्फोट करके और पृथ्वी के वायुमंडल में एक छेद करके खुद को ज्ञात किया। इन आपदाओं के सामने ज्वालामुखी और भूकंप के प्रति आपका आकर्षण कैसा रहता है?

यह प्राकृतिक खतरों के अध्ययन की चुनौतियों में से एक है: मैं विज्ञान के बारे में इतना उत्साहित कैसे हो सकता हूँ अनादर न करें उन लोगों के लिए जिन पर नकारात्मक प्रभाव पड़ा? और यह सचमुच कठिन है। जब मैं इन चीजों के बारे में बहुत खुश होता हूं, तो ऐसा इसलिए भी हो सकता है क्योंकि मैंने अभी तक किसी ऐसे विस्फोट पर काम नहीं किया है जो विनाशकारी था।

टोंगन विस्फोट से सदमे की लहर सुनामी उत्पन्न हुई दुनिया के दूसरी ओर, अटलांटिक महासागर और भूमध्य सागर दोनों में - कुछ ऐसा जो उस बिंदु तक केवल एक सैद्धांतिक संभावना थी, है ना? 

हाँ। टोंगा विस्फोट ने पुष्टि की कि सुनामी का कारण हो सकता है वायुमंडलीय गुरुत्व तरंगों द्वारा. यह दिमाग चकरा देने वाली बात है।

हम उस असाधारण विस्फोटक से लगभग दो साल दूर हैं विस्फोट क्या उस घटना के शोध ने ज्वालामुखी विज्ञान के विज्ञान को किसी भी तरह से आगे बढ़ाया है?

हाँ। अधिकांश ज्वालामुखी है काफी अक्षुण्ण, और वह पागलपन है। और जो चीज़ उसमें से निकली - उत्सर्जित ज्वालामुखीय मलबा - यात्रा की अब तक पानी के अंदर. इस तरह की एक बड़ी और असामान्य घटना के साथ, मुझे लगता है कि यह हमारे प्रश्नों को फिर से लिखता है और पुनर्निर्देशित करता है। मुझे लगता है कि यह विस्फोट उन सवालों को सामने लाता है जो शायद हमने पहले नहीं पूछे थे। मुख्यतः, इमारत के टुकड़े-टुकड़े हो जाने के बिना इतनी विस्फोटक शक्ति कैसे उत्पन्न होती है?

तो यद्यपि प्रमुख विस्फोट खतरनाक हो सकते हैं, फायदा यह है कि वे वैज्ञानिकों को ज्वालामुखी के काम करने के तरीके के बारे में सुराग प्रदान करते हैं?

सही। कभी-कभी हमें ये सुराग इसलिए मिलते हैं क्योंकि हम एक अलग तकनीक का उपयोग करते हैं। कभी-कभी हम उन्हें पाते हैं क्योंकि ग्रह हमें एक उपहार प्रदान करता है। और मुझे लगता है कि इस तरह के विस्फोट, कुछ हद तक - और उन लोगों के संबंध में जो नकारात्मक रूप से प्रभावित होते हैं - वैज्ञानिक रूप से एक उपहार हैं।

इस गर्मी में, आपके शोध ने एक अप्रत्याशित समूह का ध्यान खींचा: स्विफ्टीज़।  

अरे बाप रे। मुझे इसका कोई अफसोस नहीं है.

टेलर स्विफ्ट ने 22 और 23 जुलाई को सिएटल के लुमेन फील्ड में प्रदर्शन किया, और आपने संगीत समारोहों से उत्पन्न भूकंपीय लहरों पर एक नज़र डाली। आपके अनुसार विश्लेषण, इन प्रदर्शनों ने एक छोटे भूकंप की तरह, मापनीय भूकंपीय गतिविधि उत्पन्न की। और इसे बहुत कुछ मिला ध्यान दें. कैसे था कि?

अब मैं ज्वालामुखियों का अध्ययन करने वाला व्यक्ति नहीं रहा। मैं वह व्यक्ति हूं जो स्विफ्ट क्वेक के लिए जाना जाता है। यह पूरी तरह से हास्यास्पद है. लोगों ने पूछा है: क्या टेलर स्विफ्ट पहुंच गई है? नहीं, टेलर स्विफ्ट ने संपर्क नहीं किया है। 

आप कर रहे हैं पेश है दिसंबर में सैन फ्रांसिस्को में अमेरिकन जियोफिजिकल यूनियन की सभा में स्विफ्ट क्वेक पर आपका काम। आप क्या खुलासा करेंगे?

डेटा बहुत अच्छा है. आप "ब्लैंक स्पेस" और "शेक इट ऑफ" जैसे अलग-अलग गानों की पहचान एक सिस्मोमीटर का उपयोग करके प्रति मिनट उनकी बीट्स - उनकी लय - की पहचान करके कर सकते हैं। और हम वास्तव में प्रवर्धित संगीत, या बैंड, या भीड़ के व्यवहार जैसी चीजों को अलग करने में सक्षम हैं। उनके पास वास्तव में विशिष्ट, दिलचस्प भूकंपीय विशेषताएं हैं।

यह पानी के नीचे के ज्वालामुखियों के अंदर विभिन्न प्रकार की गतिविधियों की पहचान करने से बहुत अलग नहीं है।

सही। अलग-अलग ज्वालामुखी-भूकंप की लय अलग-अलग प्रकार की ज्वालामुखी गतिविधि से मेल खाती है, जिसमें चट्टानों के माध्यम से मैग्मा के खिसकने से लेकर भूस्खलन तक शामिल है। और ऐसे लोग हैं जो वास्तव में स्विफ्ट क्वेक में रुचि रखते हैं जो वैज्ञानिक नहीं हैं, और जब विज्ञान की बात आती है, तो जो कुछ भी जनता के हित को पकड़ता है वह महान है। इससे मुझे सचमुच ख़ुशी होती है। 

बहुत से लोग ज्वालामुखीविज्ञानी के बारे में सोचते हैं कि वह ऐसा व्यक्ति है जो ज्वलंत पहाड़ों पर चढ़ता है और ठोस चट्टान और बुदबुदाते लावा के नमूने लेता है। लेकिन मैग्मा, गैसों और स्विफ्टीज़ को "सुनने" के लिए भूकंपों का उपयोग करने में बहुत सारी भौतिकी भी शामिल होती है - और ऐसा लगता है जैसे आप दिल से एक भौतिक विज्ञानी हैं। तो, आपके लिए सबसे पहले क्या आया: ज्वालामुखी, या भौतिकी?

मेरे पिता के पास मेडिकल की डिग्री थी लेकिन उन्हें हमेशा खगोल विज्ञान पसंद था। जब हम उनके घर जाते थे, तो हम बाहर बैठते थे, और उनके पास एक दूरबीन थी, और हम सितारों के बारे में बात करते थे। मुझे खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी पसंद है। मौलिक रूप से, मुझे भौतिकी पसंद है। मुझे अपनी प्रथम वर्ष की भौतिकी कक्षा याद है जहाँ हम सचमुच खड़े थे और एक व्युत्पत्ति के लिए जयकार कर रहे थे।

यह कुछ-कुछ किसी महान जादुई करतब का प्रदर्शन देखने जैसा लगता है। 

वह था! मुझे याद है कि वहां दो व्याख्यान थे जो जादुई थे। एक यह सिद्ध कर रहा था कि प्रकाश की गति स्थिर थी, कि यह किसी संदर्भ फ़्रेम पर निर्भर नहीं थी। और यह पूरी तरह से जादुई था कि यह संख्या गणित से बाहर हो गई. और दूसरा तब था जब हमने व्युत्पन्न किया था E = mc². यह बहुत अच्छा था.

हर कोई सोचता है कि हम भूविज्ञान में इसलिए आए क्योंकि हमें क्षेत्र यात्राएं पसंद थीं। लेकिन जो चीज़ मुझे मिली वह व्युत्पत्ति थी। और कभी-कभी मुझे लगता है कि हमें इसकी सुंदरता का जश्न मनाना चाहिए, क्योंकि कुछ लोगों के लिए, यह पर्याप्त है। वह मनोरम है. मुझे मैदान में रहना पसंद है, और मुझे भूकंपमापी का उपयोग करना और जहाजों पर रहना पसंद है। लेकिन मुझे लगता है कि हमें भौतिकी की सुंदरता का भी जश्न मनाना चाहिए।