W 2018 roku wulkan Kilauea na Hawajach wybuchł jak stomp rocket.

Seria eksplozji z hawajskiego wulkanu Kilauea w 2018 roku mogła być spowodowana dotychczas niespotykanym stylem wybuchu - przypominającym zabawkę, jaką jest rakieta do skakania.

W maju tego roku kłęby gorącego gazu i skał wzbiły się aż osiem kilometrów w przestworza, kiedy wulkan wybuchł gwałtownie dwanaście razy z rzędu. Stopniowe zapadanie się krateru wulkanu Kilauea, czyli kalderą, wywołało te eksplozje, jak podają badacze 27 maja w Nature Geoscience.

Za każdym razem, kiedy duże kawałki skał krateru wpadały w komorę magmy poniżej, nagłe sprężenie powietrza w komorze wyrzucało wulkaniczne szczątki w górę - mówi zespół - podobnie jak mocne nadepnięcie na pęcherz powietrza rakiety skaczącej wyrzuca jej piankowy pocisk w powietrze.

Wybuchowe erupcje wulkaniczne są zwykle wywoływane przez jakąś kombinację dwóch dobrze znanych mechanizmów, mówi Joshua Crozier, geofizyk na Uniwersytecie Stanforda. Depresja gorącej magmy, kiedy się ona wznosi, uwalnia pęcherzyki gazu, które mogą się rozszerzyć, by wystrzelić stopioną skałę z kalderą. Alternatywnie, wzrostowy płomień magmy może błyskawicznie podgrzać grunt, krążący w otaczających skałach, wyrzucając pod muchłę pary i rozbite kawałki skał.

Ale żaden z tych mechanizmów nie wydawał się tłumaczyć tego, co się wydarzyło w Kilauea od 16 do 27 maja 2018 roku. Dane geofizyczne zebrane w pobliżu szczytu wulkanu podczas jego erupcji w 2018 roku wskazywały, że dziwna, powtarzająca się sekwencja wybuchów nie mogła być wygenerowana przez żadną z powyższych metod, mówi Crozier.

Zresztą, dodaje Crozier, wybuchnięty materiał nie zawierał bąbelków magmy, jak można by się było spodziewać w pierwszym scenariuszu. Gordonie, skały w kalderze były już zbyt gorące, aby mogły zawierać dużo płynnej wody, która mogłaby zostać następnie przegrzana, co eliminuje drugi scenariusz.

Ale Crozier i inni podejrzewali, że seria zapadnięć kalder wulkanu, rozpoczynająca się w połowie maja tego roku, mogła mieć coś z tym wspólnego (SN: 29/01/2019). Aby ocenić tę hipotezę, zespół przeanalizował obfite dane geofizyczne, które są stale zbierane na Kilauea.

Wulkan ten należy do najbardziej szczegółowo zbadanych na świecie. Sieci sejsmometrów uważnie obserwują jego wewnętrzne mechanizmy, podczas gdy stacje tiltmetrów wyposażone w GPS, zamontowane w pobliżu szczytu, wykrywają drobne zmiany w ruchu i nachyleniu gruntu, śledząc przemieszczenia naprężenia spowodowane poruszającą się magmą. Hawaijskie Obserwatorium Wulkanów posiada również sieć tablic niskotonowych: niskoczęstotliwościowe mikrofony mierzące zmiany ciśnienia atmosferycznego spowodowane na przykład eksplozjami.

Zmiany w częstotliwości fal niskotonowych przenoszących się przez grunt ujawniły wyraźny wzorzec w tym krótkim okresie: komora wydawała się powiększać, a następnie następował jakiś wybuch. Dane sejsmiczne, z drugiej strony, pokazywały serię odrębnych trzęsień ziemi, odpowiadających tym zdarzeniom, każdego o sile poniżej 5 stopni.

Co prawdopodobnie się działo, mówią badacze, to to, że komora magmy opróżniła się na tyle, że dach kalder stał się niestabilny, powodując zapadnięcie skał pod własnym ciężarem. To zmniejszyło objętość rezerwuaru - jak kompresja pęcherza powietrza rakiety skaczącej. Około 10 do 30 sekund później, kamery zaobserwowały, jak z szczytu wyłaniają się strugi - efekt sprężenia powietrza spowodowanego zapadnięciem się dachu, które wyrzucało gorący gaz i szczątki skał w komorze w górę.

„To pierwszy przypadek, o którym wiem, że ten mechanizm miałby napędzać erupcje” - mówi Larry Mastin, wulkanolog w Obserwatorium Wulkanów Cascade w Vancouver, w stanie Waszyngton, który nie brał udziału w nowym badaniu. „To dość niezwykły mechanizm, ale okoliczności tej erupcji są niezwykłe. I mieliśmy dość niezwykłe obserwacje ... [które] były bardzo przydatne w zawężeniu przyczyny".

Mastin zauważa, że mechanizm rakiety skaczącej działał tylko we wczesnych stadiach zapadania się kalder na Kilauea, "kiedy zapadanie było właściwie tylko zsuwaniem się dachu tuż nad ciałem magmy". Z czasem, kiedy zapadanie się podłoża kalder rozchodziło się na zewnątrz, skoncentrowana kompresja rakiety skaczącej przestała działać na Kilauea. Erupcje na szczycie w międzyczasie zakończyły się niemal zupełnie, kiedy otwór w centralnej kalderze zatkał się materiałem.

Erupcje w stylu rakiety skaczącej prawdopodobnie nie są unikalne dla Kilauea, mówi Crozier. Ale, dodaje, szeroki system monitorowania wulkanu umożliwił wykrycie i scharakteryzowanie nowego zjawiska. Znając sposób, w jaki łączą się dane sejsmiczne i niskotonowe, można pomóc w łagodzeniu zagrożeń związanych z innymi, gorzej obudowanymi wulkanami, dodaje.

“In many cases, the first sign we have of an eruption is a seismic or infrasound signal. So if we can get better at relating those types of geophysical data to what the eruptive plume is doing, the better we can calibrate our models,” he says. That would reduce hazards to aviation as well as communities.