她解码了海底火山的地震（和泰勒·斯威夫特）| 广达杂志

我们通常认为火山是摩天大楼的奇迹，但这些通往地下地质世界的门户也位于水下。 不幸的是，研究海底火山比研究陆地火山更困难。 但你很难找到比他们更着迷、更坚定地研究它们的人了。 杰基·卡普兰·奥尔巴赫.

卡普兰-奥尔巴赫是西华盛顿大学的火山学家，同时也是地震学家，他利用地震的摇晃来理解地球物理学。 恰巧的是，活火山是巨大的地震产生者。 它们会发出尽可能多的地震噪音。 对于卡普兰-奥尔巴赫来说，这种噪音对她的科学耳朵来说就是音乐——可以用来了解我们星球内部运作的数据。

聆听这些火山歌曲不仅仅是为了满足孤立的科学好奇心。 当南太平洋一座名为洪加汤加-洪加哈派的海底火山灾难性地发生时 2022年XNUMX月爆炸，它引发了毁灭性的区域海啸，导致大气层像鼓面一样震动，并将汤加王国的主岛埋在火山灰中。 卡普兰-奥尔巴赫和她的同事希望通过研究这种猛烈火山喷发的背景音乐，他们能够充分了解火山爆发背后的物理原理，以减轻未来火山灾难的影响。

广达杂志 采访了卡普兰-奥尔巴赫，讨论了她的地球物理学之旅以及研究这些岩浆山脉的旋律是什么感觉。 为了清晰起见，采访内容已经过精简和编辑。

你如何描述你所做的事情？

我研究火山系统中发生的地震，我将其描述为火山之歌。 我一直很喜欢声音。 我一直很喜欢共振和驻波。 驻波的一个典型例子是，当你拿起一瓶啤酒，向瓶子顶部吹气时，它会发出嗡嗡声——或者当你用手指抚摸酒杯顶部时，这更符合我的酒味，玻璃杯会发出嗡嗡声。唱歌。 一切事物都会发出与其形状和材料特性相关的嗡嗡声，火山也不例外。 他们的导管有嗡嗡声。

我不知道为什么，但科学总是很吸引我。 这正是我喜欢的事情，而且我可以在火山上做这件事。

你已经 以前谈过 广达，对于一个故事 关于火山内部的地震如何揭示熔岩是否在深处积聚或向地表移动，可能导致火山喷发。 但是如何监视水下火山呢？ 

一般来说，海洋很难研究。 你看不到很远； 放下乐器非常困难。 是冷的。 这是高压。 是咸的。 事物会腐蚀并崩溃。

如果我们想监测海底火山，我们可以把仪器放在那里。 大多数时候，我们会将仪器扔到海里，包括地震仪； 然后我们离开，然后回来取回仪器，看看我们离开时发生了什么。 但如果我们想要实时获取信息，我们通常必须 铺设仪表电缆，而且成本是天文数字。

您可以使用哪些类型的仪器？ 

水听器或机械耳 听 对于各种水下噪音，都是一个很棒的工具。 水下有一公里左右的区域，声音被困住。 如果那里有水听器，它可以听到数千公里外的声音。 您可以设置一个数组来告诉您，“哦，那个声音来自这里，那个声音来自那里。” 你可以听到地震，你可以听到山体滑坡，你可以听到火山爆发，你可以听到鲸鱼，你可以听到船只——上帝，船只声音很大。 你还可以播放火山活动的歌曲。

在理想的世界中，地震仪仍然位于火山上。 但仅仅一个水听器就可以告诉你很多信息。 汤加地区已多次部署水听器，这是我想更多地使用的工具。

我想，无论是在水下还是在水面上，每次新的喷发就像第一次听到一种新的方言，一种需要翻译的方言。

正确的。 什么时候会有碎石状的熔岩流接近海岸，什么时候会有更像河流的熔岩流滴入海岸？ 我们一开始不知道如何识别这些东西。 这就是为什么科学很有趣。 有趣的部分是说：我不知道，我怎样才能找到答案？

海底火山有什么吸引你的地方？

他们向我们展示了水下发生的一些我们甚至不知道的非凡事情。 这让我觉得我们并没有那么相关，我认为这很好。 这个星球不适合我们。 这个星球正在做自己的事情。

是否存在没有这种情感困境的火山喷发或地震？

我谈论的是 2002年德纳利地震 作为完美的地震：它是巨大的，它产生了这些惊人的影响，它回答了很多关于该断层如何运作的问题，但它没有杀死任何人。 正是这个近乎震级 8.0 级的事件让你真正感到兴奋而不感到内疚。

这是海底火山的另一个好处。 除了汤加的这个傻瓜之外，大多数情况下，人们不会受到它们的影响。

您是否曾经想过专注于水下火山以外的其他领域？

当我去夏威夷大学时，我正在争论海洋地球物理学和行星科学之间的关系。 我当时想，天哪，我可以研究火星上最高的火山奥林匹斯山。 但在第二个学期，我在南太平洋的劳盆地进行了为期 28 天的研究航行，签署、密封并交付了海洋地球物理学。 我只是喜欢在船上。 所以我就想，管那些行星上的东西见鬼去吧。

尽管水下火山常常很奇妙，但有时也会让人感到恐惧。 2022 年 XNUMX 月的暴力事件就证明了这一点 洪加汤加-洪加哈“阿派火山爆发——尽管它是在水下开始的，但它立即在海面上方爆炸并在地球大气层中冲出了一个洞，从而为人所知。 面对这些灾难，您对火山和地震的迷恋如何保持？

这是研究自然灾害的挑战之一：我怎么能对科学和灾害如此兴奋？ 不要无礼 对于受到负面影响的人？ 这真的很难。 当我对这些事情感到高兴时，也可能是因为我还没有参与过毁灭性的火山爆发。

汤加火山喷发的冲击波 引发海啸 在世界的另一边，在大西洋和地中海——到目前为止这只是理论上的可能性，对吗？ 

是的。 汤加火山喷发证实可能引发海啸 受大气重力波影响。 这真是令人难以置信。

那次非凡的爆炸已经过去近两年了 爆发。 对该事件的研究是否以任何方式推动了火山学的发展？

是的。 火山的大部分是 完好无损，这太疯狂了。 从其中喷出的物质——喷出的火山碎片——传播到了地球上。 到目前为止在水下。 对于这样一个重大且不寻常的事件，我认为它既重写又重新引导了我们的问题。 我认为这次爆发提出了我们以前可能没有问过的问题。 主要的是，如何产生如此大的爆炸力而不使这座大厦被炸成碎片？

因此，尽管显着的喷发可能很危险，但好处是它们为科学家提供了有关火山工作方式的线索？

正确的。 有时我们会发现这些线索，因为我们使用了不同的技术。 有时我们找到它们是因为地球给了我们一份礼物。 我觉得像这样的火山喷发，在某种程度上——对于受到负面影响的人们来说——从科学角度来说是一份礼物。

今年夏天，你的研究引起了一个意想不到的群体的注意：Swifties。  

我的天啊。 我对此并不后悔。

泰勒·斯威夫特 (Taylor Swift) 于 22 月 23 日至 XNUMX 日在西雅图 Lumen Field 演出，您可以看到音乐会产生的地震波。 根据你的 分析，这些表演产生了可测量的地震活动，就像一场小地震一样。 并且得到了很多 媒体关注. 怎么样？

我不再是研究火山的人了。 我就是那个以“迅雷之震”而闻名的人。 这太荒谬了。 人们问：泰勒·斯威夫特伸出援手了吗？ 不，泰勒·斯威夫特还没有伸出援手。 

你是 呈现 XNUMX 月在旧金山举行的美国地球物理联盟聚会上，您对 Swift Quake 所做的工作。 你会透露什么？

数据太酷了您可以通过使用地震计识别每分钟的节拍（节奏）来识别诸如“Blank Space”和“Shake It Off”之类的单首歌曲。 我们实际上能够区分诸如放大的音乐、乐队或人群行为之类的东西。 它们具有非常独特、有趣的地震特征。

这与识别水下火山内不同类型的活动没有太大不同。

正确的。 不同的火山地震节律对应于不同类型的火山活动，从岩浆穿过岩石破裂到山体滑坡。 有些人对快速地震真正感兴趣，但他们不是科学家，当谈到科学时，任何能引起公众兴趣的东西都是伟大的。 这让我真的很高兴。 

许多人认为火山学家是攀登炽热山脉并采集固体岩石和冒泡熔岩样本的人。 但利用地震来“听到”岩浆、气体和雨燕也涉及大量的物理学知识——听起来你本质上是一名物理学家。 那么，对您来说，什么是最先考虑的：火山还是物理学？

我的父亲拥有医学学位，但一直热爱天文学。 当我们参观他的房子时，我们会坐在外面，他有一台望远镜，我们会谈论星星。 我喜欢天文学和天体物理学。 从根本上来说，我喜欢物理学。 我记得在我一年级的物理课上，我们真的站着为推导欢呼。

这听起来有点像观看一场精彩的魔术表演。 

它是！ 我记得有两场讲座很神奇。 其中之一是证明光速是恒定的，它不依赖于参考系。 真是神奇的是，这个数字竟然从数学中消失了. 另一个是当我们得出 E = mc²。 太酷了。

每个人似乎都认为我们进入地质学是因为我们喜欢实地考察。 但让我着迷的是那个推导。 有时我认为我们应该庆祝它的美丽，因为对于某些人来说，这已经足够了。 这真是令人着迷。 我喜欢在野外，也喜欢使用地震仪和在船上。 但我认为我们也应该庆祝物理学之美。