Lange Vallei, Californië, heeft de 'super-uitbarsting' lang gedefinieerd. ongeveer 765, 000 jaar geleden, een plas gesmolten gesteente explodeerde de lucht in. Binnen een nachtmerrieachtige week, 760 kubieke kilometer lava en as uitgespuwd in het soort vulkanische catastrofe waarvan we hopen nooit getuige te zijn.

De as heeft de planeet waarschijnlijk afgekoeld door de zon af te schermen, alvorens zich te vestigen in de westelijke helft van Noord-Amerika.

Hier is een regel van geowetenschap:het verleden luidt de toekomst in. Het is dus niet alleen morbide nieuwsgierigheid die geowetenschappers naar plaatsen als Long Valley trekt. Het is een vurig verlangen om te begrijpen waarom superuitbarstingen plaatsvinden, uiteindelijk om te begrijpen waar en wanneer ze zich waarschijnlijk opnieuw zullen voordoen.

Deze week (6 nov. 2017), in de Proceedings van de National Academy of Sciences , een rapport laat zien dat het gigantische lichaam van magma - gesmolten gesteente - in Long Valley vóór de uitbarsting veel koeler was dan eerder werd gedacht.

"De oudere opvatting is dat er een lange periode is met een grote tank met gesmolten gesteente in de korst, " zegt eerste auteur Nathan Andersen, die onlangs is afgestudeerd aan de Universiteit van Wisconsin-Madison met een Ph.D. in de geowetenschappen. "Maar dat idee raakt uit de gratie.

"Een nieuwe visie is dat magma voor een lange periode wordt opgeslagen in een staat die is vergrendeld, koel, kristallijn, en niet in staat om een ​​uitbarsting te veroorzaken. Dat slapende systeem zou een enorme infusie van warmte nodig hebben om uit te barsten."

Het is moeilijk te begrijpen hoe de rots kan worden verwarmd van naar schatting 400 graden Celsius tot de 700 tot 850 graden die nodig zijn om uit te barsten, maar de hoofdoorzaak moet een snelle opkomst zijn van veel heter gesteente van diep beneden.

In plaats van een langdurige poel van gesmolten gesteente, de kristallen uit gestold gesteente werden kort voor de uitbarsting opgenomen, zegt Andersen. Dus de gesmolten omstandigheden duurden waarschijnlijk maar een paar decennia, hooguit een paar eeuwen. "In principe, het beeld is geëvolueerd van de 'grote tank'-weergave naar de 'brij'-weergave, en nu stellen we voor dat er een onderwaardering is van de bijdrage van de echt koude, gestolde rots."

De nieuwe resultaten zijn geworteld in een gedetailleerde analyse van argonisotopen in kristallen van de Bishop Tuff - het hoogvolume gesteente dat vrijkwam toen de Long Valley Caldera werd gevormd. argon, geproduceerd door het radioactieve verval van kalium, ontsnapt snel uit hete kristallen, dus als het magmalichaam dat deze kristallen bevatte uniform heet was voor de uitbarsting, argon zou zich niet ophopen, en de datums voor alle 49 kristallen zouden hetzelfde moeten zijn.

En toch, met behulp van een nieuwe, hoge-precisie massaspectrometer in het Geochronology Lab in UW-Madison, de data van de onderzoeksgroep overspannen een 16, 000 jaar bereik, wat wijst op de aanwezigheid van wat argon dat zich lang voor de uitbarsting heeft gevormd. Dat wijst op onverwacht koele omstandigheden vóór de gigantische uitbarsting.

Betere tools maken betere wetenschap, zegt Andersen. "Het nieuwe instrument is gevoeliger dan zijn voorgangers, zodat het een kleiner gasvolume met hogere precisie kan meten. Toen we in meer detail naar eenkristallen keken, het werd duidelijk dat sommige moeten zijn afgeleid van magma dat volledig was gestold - overgegaan van een brij naar een rots."

"Nathan ontdekte dat ongeveer de helft van de kristallen een paar duizend jaar voor de uitbarsting begon te kristalliseren, aanduiding van koelere omstandigheden, " zegt Brad Singer, een professor in geowetenschappen aan UW-Madison en directeur van het Geochronology Lab. "Om het echte uitbarstingstijdperk te krijgen, je moet de spreiding van datums zien. De jongste kristallen tonen de datum van uitbarsting."

De resultaten hebben een betekenis die verder gaat dan vulkanologie, echter, omdat as uit Long Valley en andere gigantische uitbarstingen vaak wordt gebruikt voor dating.

"Deze enorme uitbarstingen zetten overal as neer, en dat laat je correlaties maken in het gesteente om geologische, biologische en klimatologische studies over het hele continent, " zegt Andersen. "Deze deken van as verankert je in de tijd. Hoe dichter we het tijdperk van de uitbarsting kunnen bepalen, hoe beter we alle facetten van de geschiedenis van de aarde kunnen bestuderen."

"Het is controversieel, maar het vinden van deze oudere kristallen betekent dat een deel van dit grote magmalichaam vlak voor de uitbarsting erg koel was, " zegt zanger, een vulkanoloog die Andersens UW-adviseur was. "Dit druist in tegen veel thermodynamica."

Een beter begrip van het pre-uitbarstingsproces zou kunnen leiden tot betere vulkaanvoorspellingen - een zeer nuttige maar moeilijke propositie op dit moment.

"Dit wijst op geen enkele concrete manier op voorspelling, " zegt zanger, "maar het wijst er wel op dat we niet begrijpen wat er in deze systemen gebeurt, in de periode van 10 op 1 000 jaar die voorafgaat aan een grote uitbarsting."