夏威夷火山观测站：将启用绝对量子重力仪探测火山地下活动

近日，美国地质调查局(USGS)夏威夷火山观测站(HVO)宣布将使用绝对量子重力仪(AQG)，帮助探测火山地下活动。

夏威夷火山观测站(HVO)采用的绝对量子重力仪(AQG)，图片来自HVO

在火山研究中，重力仪可以帮助科学家探测到岩浆流动引起的重力场的细微变化。当测量火山活动地区的重力场时，更强的重力场通常意味着地表下有更多的岩浆。

目前重力仪主要分为两种：相对重力仪和绝对重力仪。

相对重力仪是最常用的。相对重力仪包含一个连接在灵敏的垂直弹簧上的重物。重力会拉伸弹簧，拉伸的程度与测量的局部重力成正比。相对重力仪可以测量不同位置之间的重力差。

绝对重力仪则直接测量重力加速度。与相对重力仪不同，绝对重力仪不会受时间影响测量精度。自由落体式绝对重力仪较为常见，但大多体积庞大，不仅需要充足的电力供应，而且不适合在恶劣的野外条件下使用，比如火山。而能够携带的、体积较小的仪器无法进行长期、连续地测量，并且不够灵敏，无法探测到火山监测所需的微小变化。

基拉韦厄(Kīlauea)火山喷发，图片来自美国地质调查局(USGS)

此次，夏威夷火山观测站采用的绝对量子重力仪克服了经典自由落体式绝对重力仪的局限性。该仪器通过激光冷却铷原子云，以此测量重力加速度，不仅体积很小，便于部署在活火山现场，而且可以进行精确的、长期的连续测量。这也是夏威夷火山观测站首次引入绝对量子重力仪。

在经常喷发的意大利埃特纳火山(Mount Etna)北坡，已经安装有相同型号的绝对量子重力仪。尽管振动噪声的水平较高，但该仪器已经成功记录了几个月的高精度数据，帮助意大利改进火山灾害报告和应急预案。

目前，夏威夷火山观测站的绝对量子重力仪正在进行实验测试和校准。最终，它将被长期部署在基拉韦厄(Kīlauea)火山山顶，并进行连续测量的工作。