Bu keşif özellikle önemli çünkü yanardağın 20 kilometre yarıçapında yaklaşık 2 milyon insan yaşıyor ve burası aynı zamanda popüler bir turistik yer. Yeraltı faaliyetlerini anlamak, bilim insanlarının gelecekteki patlamaların uyarı işaretlerini tanımasına ve yakındaki toplulukları daha iyi korumasına yardımcı olabilir.

Araştırmacılar, altı yıllık uydu gözlemlerini kullanarak Masaya çevresindeki zeminde meydana gelen ince değişiklikleri izlediler. Volkanın bir bölümünün önce battığını, ardından yükselmeye başladığını keşfettiler; bu durum, taze magmanın derin bir rezervuara girdiğini gösteriyor olabilir. Bu arada, aktif Santiago krateri ve lav gölü çevresindeki zemin batmaya devam etti; bu da ayrı, daha sığ bir magma rezervuarının farklı davrandığını düşündürüyor.

Geophysical Research Letters dergisinde yayınlanan bulgular , volkanın yer altı magma sisteminin daha önce anlaşıldığından çok daha karmaşık olabileceğini ortaya koyuyor.

Mayıs ayında Penn State Üniversitesi’nden yerbilimleri alanında lisans derecesini alan ve çalışmanın baş yazarı olan Lizzie Johnson, “Bu gözlemler, bilim insanlarının Masaya’nın altındaki magmanın nasıl hareket ettiğini daha iyi anlamalarına yardımcı oluyor ve gelecekteki izleme ve patlama tahminlerini iyileştirebilir” dedi.

Masaya Yanardağı Neden Yakından İzleniyor?

Nikaragua’nın başkenti Managua yakınlarında bulunan Masaya, çok sayıda üst üste binen krater ve kaldera içeren jeolojik olarak karmaşık bir volkandır. Kalderalar, genellikle magmanın yer altı odasından çıkarılmasından sonra zeminin çökmesiyle oluşan büyük çukurlardır.

Bilim insanları Masaya’yı yıllardır inceliyor olsa da, magmanın yeraltı rezervuarları ve geçitleri boyunca hareketi hala tam olarak anlaşılamamıştır. Bu sistemler zaman içinde değişebildiğinden, volkanın altında tam olarak ne olup bittiğini belirlemek zordur.

Johnson, “Masaya’nın volkanik aktivitesini ve ilgili tehlikelerini iyice anlamak çok önemli çünkü Masaya yakınlarında yaklaşık 2 milyon insan yaşıyor ve kaldera bir milli park ve popüler bir turistik yer,” dedi. “Masaya en son 1772’de büyük bir lav akıntısı üretmiş olsa da, sürekli gaz çıkışı genellikle tehlikeli derecede yüksek konsantrasyonlarda kükürt dioksit volkanik gazı üretir.”

Kükürt dioksit, magmanın yüzeye yaklaşması veya yüzeye yakın kalması sonucu açığa çıkan potansiyel olarak zararlı bir volkanik gazdır. Büyük bir patlama olmasa bile, yüksek konsantrasyonları ziyaretçiler ve çevredeki topluluklar için tehlikeli koşullar yaratabilir.

Bu yaz Penn State’te yer bilimleri alanında doktorasını tamamlayan genç Cheol Kim, volkanı sürekli olarak izlemenin, normal aktiviteyi artan volkanik tehlikelere işaret edebilecek değişikliklerden ayırt etmek için çok önemli olduğunu açıkladı.

“Sürekli izleme yapmak, temel aktiviteyi anlamamızı ve işlerin değişip değişmediğini belirlememizi sağlıyor,” diyen yetkili, volkanik davranışlardaki belirli değişimlerin artan bir aktivite dönemine veya olası bir patlamaya işaret edebileceğini açıkladı. “Ve eğer insanları uyarma ihtiyacı doğarsa, bunu zamanında yapabiliriz.”

Uydular Yanardağın Altındaki Gizli Hareketleri Ortaya Çıkardı

Masaya’nın yer altı faaliyetlerini incelemek için araştırmacılar, yanardağı yaklaşık her 12 günde bir gözlemleyen Sentinel-1 uydusu tarafından toplanan ölçümleri analiz ettiler.

Ekip, Dünya yüzeyinin yüksekliğindeki son derece küçük değişiklikleri tespit edebilen interferometrik sentetik açıklıklı radar (InSAR) adı verilen bir teknik kullandı. Bilim insanları, farklı zamanlarda alınan uydu ölçümlerini karşılaştırarak, zeminin yükseldiği veya alçaldığı alanları belirleyebiliyorlar.

Bu teknik iki önemli yeteneği bir araya getiriyor. Sentetik açıklıklı radar, Dünya yüzeyine mikrodalga sinyalleri göndererek, bulutlar zemini gizlediğinde bile uyduların ölçümler toplamasına olanak tanıyor. İnterferometri ise, uydu ile yüzey arasındaki mesafedeki değişiklikleri tespit etmek için geri dönen radar sinyallerini karşılaştırıyor.

Bu, özellikle sık bulut örtüsünün geleneksel uydu görüntülerini daha az güvenilir hale getirebildiği tropikal bölgelerde son derece değerlidir.

“Bulutların nüfuz etmesi volkanlar için önemlidir çünkü Masaya gibi birçok volkan, genellikle bulut örtüsünün olduğu tropikal bölgelerde bulunur,” diye açıkladı Kim. “Ve farklı yıllara ait tüm uydu görüntülerine baktığımızda, uydu ile yer arasındaki mesafenin nasıl değiştiğini, yükselme veya alçalma olduğunu görebiliriz.”

Araştırmacılar, bu ince hareketleri zaman içinde inceleyerek, magmayı doğrudan gözlemlemeden yüzeyin çok altında gerçekleşen süreçleri araştırabilirler.

Farklı Şekillerde Davranan İki Magma Rezervuarı

Uydu ölçümleri, 2018 ve 2024 yılları arasında ilgi çekici bir örüntü ortaya koydu. Çalışmanın ilk bölümünde, Masaya kalderasının içindeki zemin kademeli olarak çöktü, yani aşağı doğru hareket etti. Daha sonra, aynı genel alan yükselmeye başladı.

Bilim insanları bu geçişin yer altında depolanan magma miktarındaki değişiklikleri yansıtabileceğine inanıyor. Magma bir rezervuardan boşaldığında, üzerindeki zemin çökebilir. Ek magma girdiğinde ve rezervuar içindeki basıncı artırdığında ise yüzey yükselebilir.

En şaşırtıcı bulgu, Santiago kraterini çevreleyen alanın aynı deseni izlememesiydi. Bunun yerine, daha geniş kaldera yükselmeye başlarken bile, bu alan altı yıllık çalışma boyunca batmaya devam etti.

“Yer çöktüğünde, bu muhtemelen volkandan magmanın uzaklaştığı anlamına gelir, ancak yer tekrar yükselmeye başladığında, bu potansiyel olarak yeni magmanın içeri doğru hareket ettiği anlamına gelebilir,” dedi Johnson. “Aynı zamanda, aktif Santiago kraterinin hemen çevresindeki alan, ana rezervuarın şişmesine geçişten bağımsız olarak, tüm çalışma dönemi boyunca söndü. Bu, boru sisteminin daha karmaşık olduğunu ve ikinci, daha sığ bir rezervuardaki azalan magmadan kaynaklanabileceğini gösteriyor.”

Bu gözlemlerin tümü, Masaya’nın magma depolama sisteminin en az iki farklı bölümünde farklı değişimlerin meydana geldiğini düşündürmektedir. Daha derin bir kaynak ana rezervuara ek magma sağlarken, Santiago kraterinin yakınındaki daha sığ bir rezervuar magma kaybediyor olabilir.

Bu, aynı volkanın farklı bölümlerinin neden zıt yönlerde hareket ettiğini açıklamaya yardımcı olur.

Bu keşfin gelecekteki volkanik patlamalar için anlamı nedir?

Yeraltındaki bu hareketleri anlamak önemlidir çünkü zemindeki değişiklikler, magmanın nerede biriktiği, nereye doğru hareket ettiği ve sonunda yüzeye nasıl ulaşabileceği hakkında ipuçları verebilir.

Araştırmacılar, gözlemlerinin Masaya çevresindeki topluluklar için acil bir tehlike ortaya koymadığını vurguladı. Bununla birlikte, yanardağın normal davranışını belirlemek ve magma besleme sistemini anlamak, gelecekteki olağandışı değişiklikleri tanımayı kolaylaştırabilir.

Devam eden uydu gözlemleri, daha ayrıntılı bilgisayar modelleriyle birleştirildiğinde, bilim insanlarının yer altındaki magma rezervuarları ile yüzeydeki volkanik aktivite arasındaki bağlantıları daha iyi anlamalarına da yardımcı olabilir.

Johnson, “Daha uzun vadeli jeodezik ve modelleme çalışmaları, Masaya ve lav göllerine ev sahipliği yapan diğer bazaltik volkanlarda daha kapsamlı bir anlayış sağlayacak ve etkili tehlike izleme ve azaltma çalışmalarına olanak tanıyacaktır” dedi.

Bu bulgular, Nikaragua’nın ötesinde, özellikle kalıcı lav gölleri ve karmaşık yeraltı magma sistemleri içeren diğer aktif volkanlar için de önemli sonuçlar doğurabilir.

Lisans Araştırmalarından Volkan Bilimine

Johnson, Penn State Üniversitesi’nde yer bilimleri profesörü ve üniversitenin Hesaplamalı ve Veri Bilimleri Enstitüsü’nde hesaplamalı bilimler merkezi direktörü olan Christelle Wauthier’in bir sunumuna katıldıktan sonra projeye dahil oldu.

Araştırmayı, Schreyer Onur Koleji tezinin bir parçası olarak, Kim de dahil olmak üzere yüksek lisans araştırmacılarıyla birlikte çalışarak, uydu ölçümlerini analiz etmek ve bilimsel becerilerini geliştirmek amacıyla tamamladı.

“Bir araştırma grubunun nasıl çalıştığını öğrenmekten çok memnun oldum,” diyor Johnson, yakın zamanda Hawaii Üniversitesi Manoa Kampüsü’nde yer bilimleri alanında doktora programına başlayan ve Kilauea yanardağının yüzeyinin altını görüntülemek için sismik dalgalar kullanarak yanardağları incelemeye devam edecek olan isim. “Daha önce hiç araştırma deneyimim olmamıştı, bu yüzden grup toplantılarına katılabilmek ve herkesin çalışmalarını dinleyebilmek harika oldu. Ayrıca doktora çalışmalarımda kodlama öğrenmek de faydalı oldu.”

Bu araştırma, ABD Ulusal Bilim Vakfı’nın 1945417 ve 2523375 numaralı ödülleri ve Penn State Üniversitesi Hesaplamalı ve Veri Bilimleri Enstitüsü’nün sağladığı hesaplama kaynakları aracılığıyla desteklenmiştir. Bulgular ve sonuçlar tamamen yazarlara aittir ve fon sağlayan kuruluşların görüşlerini yansıtmayabilir.