Déšť mionů nám umožňuje nahlédnout do nitra sopek  
Sopky jsou nevyzpytatelné. Rádi bychom předpovídali vulkanické erupce, zatím se to moc nedaří. Co kdybychom ale mohli sopky zrentgenovat? Tuhle možnost nabízejí přízračné miony, částice, které během svého kratičkého života prolétají hmotou na zemském povrchu. Detektory mionů mohou sestavit 3D obraz vnitřní struktury vulkánu a sledovat pohyby magmatu v reálném čase.

 

Co kdybychom viděli dovnitř vulkánu? Kredit: Galeria del Ministerio de Defensa del Perú / Wikimedia Commons.
Co kdybychom viděli dovnitř vulkánu? Kredit: Galeria del Ministerio de Defensa del Perú / Wikimedia Commons.

Na naši planetu neustále prší miony. Jsou to přízraky, kterých si za normálních okolností nevšimneme. Přesto jich každou sekundu proletí hlavou člověka několik set. Jde o nestabilní elementární částice, které obvykle vznikají při rozpadu pionu v horních vrstvách atmosféry. Mion se rozpadne na lehčí částice asi za 2,2 mikrosekundy, ale za tu dobu se miony často dostanou až na zemský povrch, protože letí relativistickou rychlostí a provází je dilatace času.

 

Giovanni Leone. Kredit: G. Leone / Wikimedia Commons.
Giovanni Leone. Kredit: G. Leone / Wikimedia Commons.

Pro nás jsou miony neškodné a navíc mohou být užitečné. Procházejí pevnou hmotou jako nic a přitom je možné je detekovat. S trochou snahy je můžeme používat jako „rentgen“ na objekty, do nichž bychom se jinak jen tak nepodívali. Vědci nedávno využili miony při objevu neznámých prostor ve Velké pyramidě v Gíze. Možností je ale daleko víc.

 

Geofyzik Giovanni Leone z chilské University of Atacama a jeho spolupracovníci nedávno díky mionům nahlédli do nitra sopek. Mionografie (anglicky muography) dokáže zobrazit vnitřní strukturu vulkánu. Badatelé měřili, jak miony procházejí magmatem, magmatickým krbem a horninou. Časem bychom to mohli využít k mapování pohybů magmatu a k předpovídání nebezpečných erupcí.

 

Miony jsou takové těžké a rychlé elektrony, s nimiž mají řadu společných znaků. Nesou záporný náboj, jsou podstatně těžší než elektrony a pohybují se téměř rychlostí světla. Díky těmto vlastnostem procházejí i pevnou hmotou, ale nikoliv bez následků. Čím hustší je ta hmota, tím více miony ztrácejí rychlost a dříve se rozpadají.

Rozpad mionu. Kredit: Thymo / Wikimedia Commons.
Rozpad mionu. Kredit: Thymo / Wikimedia Commons.

Miony mimo jiné vlétají do sopek a opět vylétají ven. Pokud ale prolétají hustou hmotou, například magmatem, tak se stává, že to nestihnou a rozpadnou se uvnitř sopky. Je to vlastně podobné jako s rentgenem, kdy rentgenové paprsky různě dobře procházejí různou hmotou. Vědci „rentgenují“ sopky tak, že kolem nich létají v helikoptéře s detektory mionů a snaží se získat obraz vnitřku sopky. Jeden mionový detektor vytvoří 2D snímek. S použitím více detektorů kolem vulkánu je možné sestavit hrubý 3D obraz.

 

Leone s kolegy otestovali mionografii na japonských vulkánech Sakuradžima a Asama, vulkánu na Guadeloupe a třech italských vulkánech, včetně Vesuvu. V budoucnu by mělo být možné s touto metodou sledovat pohyby magmatu v reálném čase. Erupci často předchází pohyb magmatu vzhůru do kráteru, čehož je možné využít k varování, že bezprostředně hrozí sopečný výbuch. Předpovídání erupcí je přitom jedním ze „svatých grálů“ vulkanologie. Bylo by skvělé, kdybychom to konečně dokázali se slušnou mírou jistoty.

 

Literatura

Science Alert 17. 11. 2021.

Proceedings of the Royal Society A online 10. 11. 2021.

Datum: 17.11.2021
Tisk článku

Související články:

První pohled mionových očí do nitra fukušimského reaktoru     Autor: Vladimír Wagner (21.03.2015)
Anomálie v produkci reaktorových antineutrin vysvětlena     Autor: Vladimír Wagner (21.04.2017)
WATCHMAN zkontroluje jaderné reaktory na dálku pomocí antineutrin     Autor: Stanislav Mihulka (02.04.2018)
Jak detekovat přízraky radioaktivní minulosti?     Autor: Stanislav Mihulka (30.03.2020)



Diskuze:

Do jaké hloubky?

Vojtěch Kocián,2021-11-18 09:16:21

Určitě je to zajímavý výzkum a mohl by poskytnout další data k predikci, ale pokud se nemýlím, nejzajímavější věci se dějí hlouběji než se s pomocí mionů můžeme podívat.
Pokud miony vznikají v atmosféře a ne uvnitř vulkánu, tak bude možné "zrentgenovat" jen masiv nad úrovní okolního terénu. Magmatický krb se většinou nachází hlouběji. A monitoring supervulkánů, jak psal kolega níže, asi možný nebude.
I tak bude určitě dobré vědět, kde se chystá nový kráter na úbočí sopky nebo co znamenají změny objemu měřené pozemními stanicemi.

Odpovědět

Dobrá zpráva

Josef Nýč,2021-11-18 05:16:53

To je velmi dobrá zpráva například pro Neapol. Pro Island asi složitější. A supervulkány by se asi lépe hlídali. Tak uvidíme, i když výbuchu se zabránit nedá, ale na základě měření by se mohl uvolnit tlak tak, aby rozsah škod mohl by být menší.

Odpovědět


Re: Dobrá zpráva

Pavel K2,2021-11-18 20:59:50

Ohledně toho uvolňování tlaku bych hlasoval proti, maje na paměti známou poučku "když tomu nerozumíš, tak na to nesahej" a vzpomínaje na mnoho případů, kdy vědci/technologové, domnívaje se, že něčemu pomohou, tomu ublížili. Na případ, kdy opravdu pomohli, si nevzpomínám žádný.

Odpovědět


Re: Re: Dobrá zpráva

Vojtěch Kocián,2021-11-19 07:48:29

Laviny se odstřelují celkem běžně a docela to pomáhá. Jasně, sopka je trochu jiná kategorie jak ohledně mohutnosti tak ohledně našich znalostí o ní, ale s možností nějakého vhledu dovnitř...
V každém případě je otázka, jaké vůbec máme možnosti sopce upustit páru (kromě jaderných zbraní). Nejsem si jistý, že by bomby, byť těžké protibunkrové, měly na takový kolos velký vliv a vrtná souprava se tam bude dopravovat a provozovat jen hodně těžko.

Odpovědět


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace