År 2018, Hawaiis Kilaueavulkan bröt ut som en stamp raket.

En serie explosioner från den hawaiianska vulkanen Kilauea 2018 kan ha utlösts av en aldrig tidigare sedd sorts utbrott - en slags påminnelse om ett trampstyrningsraketsleksak.

I maj det året sköt pelare av varm gas och sten upp till åtta kilometer in i himlen när vulkanen bröt ut explosivt tolv gånger i rad. Den progressiva kollapsen av Kilaueas krater, eller caldera, utlöste explosionerna, rapporterade forskare den 27 maj i Nature Geoscience.

Varje gång stora stycken kratersten dumpades i magmakammaren nedanför, skickade den plötsliga luftkompressionen i kammaren ut det vulkaniska rasmaterialet mot himlen – lika kraftigt som när man kliver hårt på luftblåsan på en trampstyrningsraket, skickas projektilen av skum upp i luften.

Explosiva vulkaniska utbrott brukar oftast tändas genom någon kombination av två välkända mekanismer, säger Joshua Crozier, geofysiker vid Stanford University. Depressurisering av het magma när den stiger upp släpper ut gasbubblor som kan expandera för att få det smälta berget att brista ut från calderan. Alternativt kan en uppstigande magmastråle snabbt värma upp cirkulerande grundvatten i de omgivande klipporna och skicka upp skurar av ånga och brustna stenbitar.

Men ingen av dessa mekanismer verkade förklara vad som hände på Kilauea från den 16 till den 27 maj 2018. Geofysiska data som samlades in nära vulkanens topp under dess utbrott 2018 indikerade att den märkliga, repetitiva sekvensen av explosiva utbrott inte kunde ha genererats av någon av de ovannämnda mekanismerna, säger Crozier.

Crozier säger att det utbrutna materialet inte innehöll något bubbligt magman, som förväntat i det första scenariot. Calderastenarna var dessutom redan mycket för heta för att kunna innehålla mycket vätskevatten som sedan kunde överhettas, vilket eliminerade det andra scenariot.

Men Crozier och andra misstänkte att serien av kollapser av vulkanens caldera, som startade i mitten av maj det året, kan ha haft något att göra med det. För att testa denna hypotes analyserade teamet den stora mängden geofysiska data som ständigt samlas in på Kilauea.

Vulkanen är en av de mest omfattande instrumenterade i världen. Nätverk av seismometrar övervaka dess inre funktioner, medan GPS-utrustade lutningsmätare som är installerade nära vulkanens topp känner av subtila förändringar i markens rörelse och lutning och spåra förändringar i belastningen på grund av den rörliga magman. Hawaii Volcano Observatory har också ett nätverk av infraljudsanläggningar: lågfrekventa mikrofoner som mäter förändringar i atmosfärstrycket orsakat av till exempel explosioner.

Ändringar i frekvensen av de infraljudsvågor som rör sig genom marken avslöjade ett distinkt mönster under denna korta tid: kammaren verkade vidga sig, och sedan blev det en explosion av någon sort. De seismiska datan visade i sin tur en serie distinkta jordbävningar som motsvarar dessa händelser, var och en under magnitud 5.

Det som förmodligen hände, enligt forskarna, är att magmakammaren dränerades tillräckligt för att göra calderataket över den ostabilt, vilket orsakade att klippan föll nedåt under sin egen vikt. Detta minskade volymen på ​​reservoaren - som att komprimera en trampstyrningsrakets luftblåsa. Cirka 10 till 30 sekunder senare observerade kameror utbrottande pelare som kom upp från toppen - resultatet av lufttryck från det kollapsande taket som sköt upp den heta gasen och stenresterna i kammaren.

"Det är första gången mig veterligt att denna mekanism föreslagits för att driva utbrott", säger Larry Mastin, en vulkanolog vid U.S. Geological Survey's Cascades Volcano Observatory i Vancouver, Washington, som inte var del av den nya studien. "Det är en ganska ovanlig mekanism, men omständigheterna för detta utbrott är ovanliga. Och vi hade ovanligt bra observationer... [som] var mycket användbara för att avgränsa orsaken."

Mastin noterar att trampstyrningsraketmekanismen endast var i spel under de allra tidigaste stadierna av Kilaueas calderakollaps, "när kollapsen i stort sett bara var taket som föll in precis ovanför magmakroppen." Över tid, när calderagolvet kollapsade utåt, var den tätt fokuserade trampstyrningsraketskompressionen inte längre i spel på Kilauea. Utbrott vid toppen slutade i stort sett när ventilen i den centrala calderan täpptes igen med material.

Melanomutbrott är förmodligen inte unika för Kilauea, säger Crozier. Men, enligt honom, gjorde vulkanens omfattande övervakningssystem det möjligt att upptäcka och karakterisera det nya fenomenet. Och i sin tur kan kunskap om att koppla de seismiska och infraljuddata hjälpa till att mildra riskerna från andra, mindre väl instrumenterade vulkaner, säger han.

“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.