ابتکار غیر معمول ژاپنی‌ها برای تشخیص وقوع سونامی!
سونامی به امواج ناشی از فعالیت زمینی در زیر دریا گفته می‌شود که به طور معمول خسارت‌های مالی و جانی زیادی را به همراه دارند، به همین دلیل در سراسر جهان مطالعات گسترده‌ای برای تشخیص دقیق این پدیده در حال پیگیری است. ژاپین یکی از کشور‌های متأثر از این پدیده است که در موقعیت هشدار قرمز قرار دارد، اما اکنون دانشمندان این کشور اعلام کرده اند که برای اولین بار در جهان موفق شدند تا امواج سونامی را از طریق یک حسگر پرتو کیهانی تشخیص دهند.
اساس این دستاورد جدید دانشمندان ژاپنی بر یک رویکرد جالب توجه در زمینه نظارت بر «میون ها» استوار است. این ذرات بسیار پرانرژی و بنیادی با رسیدن پرتو‌های کیهانی از فضا ایجاد می‌شوند. این ذرات در همه جای جو هستند و می‌توانند به طور بی‌ضرری از هر چیزی از جمله بدن ما عبور کنند. برای مثال، در همین مدت زمانی که شما مشغول خواندن این مقاله هستید، در حدود ۱۰۰۰۰۰ مورد از آن‌ها از بدن شما عبور می‌کنند.
نکته جالب توجه دیگر در خصوص میون‌ها این است که مقداری از آن‌ها همچنین می‌تواند توسط نیرو‌های طبیعت از جمله سونامی ها، جابه جا شوند به همین دلیل دانشمندان باور دارند چنانچه بتوان این ذرات در حال جابجا شدن توسط نیرو‌های طبیعت را رصد کرد، خود این پدیده‌ها نیز قابل شناسایی خواهند بود. بر همین اساس، محققان ژاپنی یک ابزار فوق العاده حساس برای تشخیص حرکت میون‌ها را به آشکارساز عمقی زیردریایی Hyper-Kilometric Hyper-Kilometric Submarine Tokyo-Bay یا به اختصار TS-HKMSDD وصل کردند. این حسگر در داخل تونل بزرگراه آبی توکیو، در خلیج توکیو نصب شده است.
آشکارساز TS-HKMSSD این افتخار را داشت که امواج سونامی را از طریق امواج میون، برای اولین بار تشخیص دهد. تشخیص در زمان واقعی اتفاق افتاد و بسیار دقیق بود، برای همین دانشمندان می‌گویند این موضوع می‌تواند در اعلام هشدار‌ها بسیار کارآمدتر باشد. هیرویوکی تاناکا، ژئوفیزیکدان دانشگاه توکیو ژاپن می‌گوید: «آشکارساز عمقی زیردریایی Hyper KiloMetric Hyper KiloMetric Submarine Hyper KiloMetric Tokyo-bay اولین رصدخانه میون زیر آب در جهان است و فعالیت میون‌های مختلفی را در طول سونامی شناسایی کرد. ترکیب این خوانش‌ها به این معنی است که می‌توانیم از داده‌های مووگرافیک برای مدل‌سازی دقیق تغییرات در سطح دریا استفاده کنیم، و روش‌های دیگری را که با اشکالاتی همراه هستند کنار بگذاریم.»
پیش از این برای تشخیص سونامی‌ها از روش‌های دیگری مانند اندازه‌گیری جزر و مد، استفاده از شناور‌های سطح آبی، تصاویر ماهواره‌ای گرفته‌شده از بالا و حسگر‌های مختلف در خود دریا، استفاده می‌شد. با این حال، حسگر میون‌ها می‌تواند سریع تر، ارزان‌تر و راحت‌تر از این روش‌ها عمل کند. تحقیق جدید نشان داد که چگونه سیستم TS-HKMSDD یک سونامی خفیف را که در سپتامبر ۲۰۲۱ از خلیج توکیو می‌گذشت، شناسایی کرده است که ناشی از توفانی است که از جنوب به ژاپن نزدیک می‌شد. با پرحجم شدن آب اقیانوس، حسگر تغییر در تعداد میون‌ها را شناسایی کرد که بر اساس حجم آب پراکنده شده بودند.
اکنون که TS-HKMSSD نشان داده است که می‌تواند این جابجایی‌های میون را شناسایی کند، محققان پیشنهاد می‌کنند ابزار‌هایی مانند آن را می‌توان در تونل‌های دیگر در مناطقی که در معرض خطر سونامی هستند نصب کرد و در کنار تجهیزاتی مانند جزر و مد به عنوان بخشی از سیستم‌های هشدار اولیه استفاده کرد. تاناکا می‌گوید: «به لطف موفقیتی که از آزمایش‌های اولیه مانند این به دست آورده‌ایم، سیستم‌های مشابه در حال حاضر در بریتانیا و فنلاند آزمایش می‌شوند. بدیهی است که چنین کاری با چالش‌هایی همراه است و نصب ابزار‌های ظریف در یک تونل شلوغ می‌تواند دشوار باشد. اما ما از همکاری آژانس‌های مسئول تونل خلیج توکیو سپاسگزاریم.»
آشکارساز‌های میون که TS-HKMSSD را تشکیل می‌دهند در واقع نسبتاً کوچک هستند و در حدود ۲ متر (۶.۵ فوت) طول دارند. در حال حاضر، ۲۰ مورد از آن‌ها در کنار تونل جاده‌ای در زیر خلیج توکیو قرار گرفته اند و با هم کار می‌کنند تا سیستم کلی را ایجاد کنند. علاوه بر شناسایی سونامی‌های نزدیک، می‌توان از سیستمی مانند این برای جستجوی ذخایر گاز طبیعی و نشان دادن الگو‌های باستانی زلزله استفاده کرد. در حال حاضر، محققان خوشحالند که TS-HKMSSD را به عنوان یک آشکارساز سونامی دقیق راه‌اندازی کرده‌اند، که با کار‌های بیشتر برای هشدار به کارشناسان در مورد بلایای طبیعی در دسترس خواهد بود. تاناکا می‌گوید: «تا جایی که من می‌دانم، این تونل اکنون اولین جاده ملی فعال در جهان است که به عنوان یک آزمایشگاه تعریف می‌شود». نتایج این تحقیق در نشریه معتبر Scientific Reports منتشر شده است.
