מאגר נתוני מערך תת-שמיעתי של הפרוקסיזמות הגעשיות בשנת 2021 בהר אתנה

להאזין לקול העמוק של הר געש

כאשר הר געש מתפרץ, הוא לא משחרר רק אש ולבה — הוא גם לוחש בקולות נמוכים מאוד שאוזנינו אינן שומעות. קולות אלה, המכונים "תת-שמיעה", נעים באוויר למרחקים גדולים ויכולים לחשוף מה קורה בתוך ההר הרבה לפני שאנשים רואים לבה או אפר. במחקר זה משתפים המדענים תיעוד חדש ונגיש לציבור של הקולות החבויים האלה מהר אתנה באיטליה במשך שנת פעילות חריגה, ומשמשים משאב רב עוצמה לשיפור תחזיות ההתפרצות ולהגברת הבטיחות של הקהילות הסמוכות.

מדוע רחש שקט חשוב

הר אתנה הוא אחד ההרי געש הפעילים ביותר בעולם, הפולטים לעתים קרובות מזרקות לבה וענני אפר שיכולים להפריע לתעופה ולאבק ערים סמוכות. כדי לעקוב, מדענים איטלקיים מפעילים רשת צפופה של מכשירים שמודדים רעידות קרקע, גזים ועיוות קרקעי. בעשורים האחרונים הם גילו שתת-שמיעה — גלי קול בתדר נמוך מאוד — יכול להיות שימושי במיוחד לזיהוי תחילת ההתפרצויות, מעקב אחר התפתחותן והערכת כמות האפר והגז המשתחררת. הבעיה הייתה שמאגרי נתוני תת-שמיעה איכותיים וזמינים לציבור מהרי געש פעילים נדירים, מה שמקשה על חוקרים ברחבי העולם לבחון שיטות חדשות.

לבנות אזן לאתנה

כדי להתמודד עם הפער הזה, הצוות התקין "עמדת האזנה" מיוחדת על גבעה בשם מונטע קונקה, כ-six קילומטרים ממכתשי הפסגה של אתנה. במקום מיקרופון יחיד, הציבו מערך של שישה חיישני תת-שמיעה מסודרים סביב נקודה מרכזית, בדומה למיקרופונים במערכת סאונד היקפית. העיצוב הזה מאפשר להם להשוות הבדלים זעירים בזמן הגעת גלי הקול לכל חיישן, לחזק אותות חלשים ולאתר את מקורם. החיישנים, שנבנו במיוחד לעבודה בהר געש, הם התקנים קטנים וחסכוני-אנרגיה היכולים להקליט שינויים קטנים בלחץ האוויר על פני טווח תדרים רחב.

להשאיר את המכשירים בחיים על הר קשוח

תפעול אלקטרוניקה רגישה גבוה על הר מושלג במשך שנה שלמה אינו משימה פשוטה. כל חיישן הונח בתוך תיבה מותאמת אישית המשמשת כמערכת תמיכה חיים מוקטנת. התיבה עמידה למים ובידוד תרמי, מכילה את החיישן, המקליט הדיגיטלי וסוללה גדולה, ומעליה פנל סולרי לשמירה על אספקת כוח גם בחורף. ריפוד קצף וסינון מכני עוזרים להגן על החיישן מפני משבי רוח שעלולים לדמות אותות געשיים. העיצוב החזק הזה אפשר למערך לפעול כמעט ברציפות ממאי 2021 עד אפריל 2022, עם פערים מינוריים לתחזוקה וחיישן אחד שהצריך תיקונים חוזרים במקליט.

מעקב אחר עשרות התפרצויות בפרטים עדינים

בזמן הפריסה נכנס אתנה לשלב תפעולי נמרץ במיוחד. מאוחר ב-2020 ובשנת 2021 ייצר ההר יותר מ-60 פרוקסיזמות עזות — פרקי זמן של מזרקות לבה אינטנסיביות וענני אפר שלעיתים עלו עד 10 קילומטרים לשמיים. המערך החדש תיעד 39 אירועים כאלה בין מאי לאוקטובר 2021, לצד פליטות גז שקטות יותר ופיצוצים קטנים ממספר מכתשים. על-ידי התייחסות לששת החיישנים כאל מערכת האזנה אחת ושימוש בעיבוד מתקדם, הצליחו המדענים לסנן רעשי רוח אקראיים ולהבדיל גלי לחץ קוהרנטיים הקשורים לפעילות געשית. הם הראו שסוגי התנהגות שונים — פליטת גז רקע עדינה, פרצי פיצוצי סטרומבוליאן ומזרקות לבה מתמשכות — מציגים דפוסי קול שונים וחותמות תדר ייחודיות.

להפריד קולות ממכתשים שונים

אחת התוצאות החזקות ביותר היא יכולת המערך לקבוע איזה מכתש "מדבר" בכל רגע נתון. על-ידי מדידת הכיוון ממנו מגיעה התת-שמיעה, זיהה הצוות אשכולות יציבים של אותות שמגיעים משתי אזורים עיקריים: מכתשי דרום-מזרח ודרום-מזרח החדש, שהפיקו את רוב מזרקות הלבה הדרמטיות, ומכתשי בוקה נואובה והווראגטינה, שלעיתים קרובות פלטו גז בעדינות. האירועים המפוצצים מהמכתשים בדרום-מזרח הפגינו צורות גל חדות ואימפולסיביות שבדומיננטיות בתדרים סביב 1–2 הרץ, טיפוסי לפרצי גז עזים. בניגוד לכך, האותות מבוקה נואובה ומהווראגטינה הציגו צלילים רזוננטיים במספר תדרים מובחנים, שנוצרו על-ידי גיאומטריית לפתחים וקירות המכתש. הבדלים אלה משמעותיים בכך שבשימוש בתת-שמיעה בלבד יכולים המדענים להבחין בפעילות חופפת ממספר פתחים גם כאשר הראות לקויה.

מה זה אומר עבור התושבים סביב הרי געש

עבור לא-מומחים, התוצאה המרכזית היא שעכשיו לאתנה יש מערכת "השגחה אקוסטית" מוכחת, ושנת ההקלטות המלאה זמינה חופשי לכל מי שירצה ללמוד עליה. העבודה מראה שמערכי תת-שמיעה חזקים יכולים לפעול כל השנה על הר גבוה ומושלג ולתעד אמינות את חתימות לחץ האוויר העדינות של התפרצויות גדולות ושל פליטות גז שקטות יותר. מאגר הנתונים הזה יעזור לחוקרים לחדד כלי התראה מוקדמת שמאתרים וממקמים אוטומטית פעילות התפרצות בזמן אמת, ותומכים בהתראות מהירות יותר לתעופה ולקהילות במורד הרוח. בקיצור, על ידי הקשבה מדויקת לרחשי ההר העמוקים, לומדים המדענים לצפות את הפרץ הרועם הבא שלו.

ציטוט: Zuccarello, L., Gheri, D., De Angelis, S. et al. Infrasound Array Dataset of the 2021 Eruptive Paroxysms of Etna Volcano. Sci Data 13, 296 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06638-0

מילות מפתח: תת-שמיעה, הר אתנה, ניטור הרי געש, התראה מוקדמת להתפרצות, אקוסטיקה סיסמית