آتشفشان‌ها قدرتی شگفت‌انگیز دارند، اما مشابه سیستم ریشه گیاهان، بیشتر فعالیت‌های آتشفشانی که پیش از فوران رخ می‌دهند، در زیر سطح زمین اتفاق می‌افتند.
ابزارهای سنتی نظارت بر آتشفشان‌ها بر اندازه‌گیری فعالیت‌های لرزه‌ای و جمع‌آوری نمونه‌های گاز تمرکز دارند. با این حال، این روش‌ها می‌توانند علائم هشداردهنده کوچک را که در مناظر ناهموار پنهان هستند، از دست بدهند.
پژوهشگران به دنبال راه‌های جدیدی برای شناسایی نشانه‌های ناآرامی پیش از فوران آتشفشان‌ها هستند، به‌ویژه در مورد آتشفشان‌هایی که از مناطق مسکونی دور هستند. اکنون آنها به گیاهان به عنوان منبع اطلاعات و سرنخ‌هایی برای نزدیک شدن فوران توجه می‌کنند.
دی‌اکسید کربن، گیاهان و آتشفشان‌ها
گازهای آتشفشانی مانند دی‌اکسید کربن اغلب هنگام بالا آمدن ماگما آزاد می‌شوند. شناسایی این گازها دشوار است زیرا مشابه گازهایی هستند که در زندگی روزمره نیز وجود دارند.
برخی آتشفشان‌های دورافتاده فاقد حسگرهای دائمی یا دسترسی آسان هستند، که این موضوع دانشمندان را به آزمایش روش‌های خلاقانه‌ای سوق داده است که ممکن است تغییرات کوچک را بسیار زودتر از دیگر ابزارها نشان دهند.
یکی از این پروژه‌ها توسط رابرت بوگ از دانشگاه مک‌گیل در مونترال کانادا انجام شد. او و همکارانش الگوهای سلامت گیاهان در نزدیکی مناطق زمین‌گرمایی در منطقه کالدرا یلوستون را بررسی کردند.
نتایج نشان می‌دهد که گیاهان چگونه به تغییرات زیرسطحی واکنش نشان می‌دهند. این تغییرات ممکن است به بالا آمدن ماگما و افزایش خطر فعالیت آتشفشانی یا فوران قریب‌الوقوع اشاره کنند.
گیاهان و آتشفشان‌ها به‌عنوان متحدان
گیاهان با تغییرات محیط اطراف خود سازگار می‌شوند. این سازگاری شامل تغییر در فرایند فتوسنتز و الگوهای ساختار برگ‌ها است.
تغییرات در دی‌اکسید کربن، گوگرد و دمای خاک می‌توانند بر رشد درختان تأثیر بگذارند، و این عوامل اغلب در محیط‌های آتشفشانی ظاهر می‌شوند.
دانشمندان معتقدند چنین نشانه‌هایی ممکن است ماه‌ها یا حتی سال‌ها پیش از وقوع رویدادهای بزرگ در بافت‌های گیاهی ظاهر شوند.
در میدان، مشاهده تغییرات کوچک در پوشش گیاهی تنها با چشم دشوار است. جنگل‌ها وسیع هستند و آب‌وهوا می‌تواند به روش‌هایی رشد گیاهان را تغییر دهد که هیچ ارتباطی با آتشفشان‌ها ندارد.
به همین دلیل است که تصویربرداری ماهواره‌ای محبوب شده است. این فناوری می‌تواند مناطق وسیع را اسکن کرده و نشانه‌های ظریف تنش یا رشد غیرمعمول را شناسایی کند که ممکن است از سطح زمین دیده نشوند.
نگاهی به زیر پوشش گیاهی
یکی از تکنیک‌های مفید، شاخص تفاوت نرمال‌شده پوشش گیاهی (NDVI) است. این محاسبه میزان فتوسنتز گیاهان را با اندازه‌گیری سطح کلروفیل نشان می‌دهد.
امتیازات از اعداد منفی تا 1 متغیر هستند، و اعداد بالاتر نشان‌دهنده برگ‌های سالم‌تر هستند. با مقایسه این مقادیر در نقاط مختلف در طول زمان، پژوهشگران می‌توانند روندهایی را ببینند که ممکن است به تغییرات زیرسطحی ارتباط داشته باشند.
مطالعات در مناطق آتشفشانی نشان می‌دهند که فوران‌های کوچک دی‌اکسید کربن و مایعات گرم می‌توانند در ابتدا گیاهان محلی را بارور کنند. اما غلظت بالای گازهای مضر یا خاک بسیار گرم می‌توانند گیاهان را تحت فشار قرار داده و حتی آنها را از بین ببرند.
پیگیری این تغییرات در طول چندین سال می‌تواند داستانی از تغییرات زیرزمینی را آشکار کند که به تدریج رخ می‌دهند.
دریاچه ترن به‌عنوان میدان آزمایش
در وایومینگ، منطقه حرارتی دریاچه ترن در کالدرا یلوستون واقع شده است. از سال 1984 تا 2022، تصاویر آرشیوی لندست نشان دادند که سلامت درختان در این منطقه زمین‌گرمایی به مدت حدود 16 سال بهبود یافته است.
دانشمندان معتقدند که این بهبود اولیه ممکن است به دلیل رسیدن مواد مغذی اضافی به خاک بوده باشد. سپس، در اوایل دهه 2000، رکورد ماهواره‌ای تغییراتی را نشان داد که در آن سلامت درختان کاهش یافت و بسیاری از کاج‌های لاجپول نزدیک به مرکز فعالیت از بین رفتند.
تصاویر نشان دادند که دماهای خاک در برخی از قسمت‌های این منطقه از 122 درجه فارنهایت تجاوز کرده است و گازهای سمی و مایعات اسیدی در حال تخریب بافت‌های گیاهی بودند.
نشانه‌هایی از گیاهان برای بیدار شدن آتشفشان
این تیم پژوهشی یافته‌های خود را به مسیرهای مایعات زمین‌گرمایی مرتبط کردند که به سمت سطح حرکت می‌کنند. در برخی مناطق، رسوبات معدنی ممکن است مسیرهای قدیمی را مسدود کرده و باعث باز شدن کانال‌های جدید شده باشند.
آتشفشان‌ها، گیاهان و آینده‌ای ایمن‌تر
این کشف‌ها نشان می‌دهند که جنگل‌ها می‌توانند مانند چشمانی برای مشاهده دنیایی پنهان عمل کنند. دانشمندان همچنان این رویکردها را بهبود می‌بخشند تا منابع را به سمت آتشفشان‌هایی هدایت کنند که خطر بیشتری دارند.
