Vlak voor een verrassende uitbarsting van de Ruapehu-vulkaan in Nieuw-Zeeland in 2007, seismische beving nabij de krater werd nauw gecorreleerd met tweemaandelijkse veranderingen in de sterkte van getijdenkrachten, een nieuwe studie heeft gevonden. Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten , suggereert dat signalen die verband houden met getijdencycli mogelijk een geavanceerde waarschuwing kunnen geven voor bepaalde soorten vulkaanuitbarstingen.

"Kijkend naar gegevens voor deze vulkaan van ongeveer 12 jaar, we ontdekten dat deze correlatie tussen de amplitude van seismische tremor en getijdencycli zich pas ontwikkelde in de drie maanden vóór deze uitbarsting, " zei Társilo Girona, hoofdauteur van de studie. "Wat dat suggereert, is dat de getijden een sonde kunnen zijn om ons te vertellen of een vulkaan al dan niet in een kritieke toestand is gekomen."

Gerona, een NASA-postdoctoraal onderzoeker bij het Jet Propulsion Laboratory, leidde het onderzoek tijdens een postdoctorale aanstelling aan de Brown University, in samenwerking met Brown-professor Christian Huber en Corentin Caudron, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit Gent in België.

De getijden van de aarde stijgen en dalen dagelijks als gevolg van de aantrekkingskracht van de maan terwijl de aarde draait. Tijdens volle en nieuwe manen, de aantrekkingskracht van de maan komt overeen met die van de zon, waardoor de dagelijkse getijbobbels tijdens die maanstanden iets groter worden. Tijdens de manen van het eerste en derde kwartaal, de dagelijkse getijbobbel is iets kleiner. Deze tweemaandelijkse verandering in getijamplitude wordt soms het tweewekelijkse getij genoemd. Terwijl we normaal gesproken denken aan getijden in termen van stijgend en dalend water, deze zwaartekrachten hebben ook invloed op de vaste korst van de planeet. De vraag of zwaartekrachtsspanningen vulkanische activiteit kunnen beïnvloeden, bestaat al lang in de aardwetenschappen.

"Er is veel onderzoek gedaan naar de vraag of getijdekrachten al dan niet uitbarstingen kunnen veroorzaken, en er is geen enkel definitief bewijs dat ze dat doen, Huber zei. "We wilden een andere invalshoek nemen met deze studie en kijken of er een detecteerbaar signaal is dat verband houdt met getijdenkrachten dat ons iets kan vertellen over de kriticiteit van een vulkaan."

De onderzoekers kozen ervoor om de Ruapehu-vulkaan gedeeltelijk te bestuderen omdat de activiteit ervan al jaren nauwlettend wordt gevolgd door GNS Science, een onderzoeksinstituut in Nieuw-Zeeland. De berg is een populaire toeristische attractie en de thuisbasis van twee skigebieden, dus ambtenaren willen op de hoogte zijn van eventuele waarschuwingssignalen dat het zou kunnen uitbarsten. Die monitoring leverde een lange en continue dataset op voor de onderzoekers om te bestuderen.

Vooral, het team was geïnteresseerd in gegevens van seismische sensoren in de buurt van de krater van de vulkaan. Die sensoren pikken vulkanische trillingen op, een laag seismisch gerommel dat een aanhoudend signaal van activiteit binnen een vulkanisch systeem geeft. Met behulp van een geavanceerde statistische techniek, de onderzoekers doorzochten 12 jaar aan seismische gegevens, op zoek naar een periode waarin de seismiciteit gecorreleerd was met maancycli. Ze ontdekten dat gedurende de meeste van die 12 jaar, er was geen correlatie tussen tremor en maancycli, behalve de paar maanden voor een door stoom aangedreven uitbarsting op 25 september, 2007, toen er een sterke correlatie ontstond.

Gedurende die drie maanden, de amplitude van de beving nam toe en daalde lichtjes in de pas met de tweewekelijkse getijdencyclus. Hoewel de fluctuaties in seismische amplitude subtiel waren, de sterkte van de correlatie met de getijdencyclus was dat niet. De correlatie was zo sterk als 5 sigma, zeggen de onderzoekers, wat betekent dat de kans dat het patroon door toeval is ontstaan ​​ongeveer één op 3,5 miljoen is.

Om te begrijpen hoe getijdenkrachten Ruapehu gedurende die drie maanden beïnvloedden, de onderzoekers gebruikten een model van seismische tremor dat ze eerder hadden ontwikkeld. Vulkanen zoals Ruapehu hebben een verticale leiding waardoor lava opstijgt, en een stevige rotsplug aan de bovenkant. Gassen die vrijkomen uit de lava vormen een zak tussen de rotsachtige plug en de lavapoel. Dat gaszakje kan resoneren tegen de stekker, die seismische trillingen veroorzaakt.

Het model suggereert dat wanneer de druk van de gaszak een kritiek niveau bereikt - een niveau waarop een stoomuitbarsting mogelijk is - de verschillende spanningen die gepaard gaan met veranderende getijdenkrachten voldoende zijn om de amplitude van de tremor te veranderen.

"Dat is wat we denken dat er in 2007 gebeurde, Huber zei. "Toen de druk in het systeem kritiek werd, het werd gevoelig voor de getijden. We hebben kunnen aantonen dat het signaal detecteerbaar is."

Geen van de andere indicatoren die geologen doorgaans gebruiken om te anticiperen op uitbarstingen, heeft in 2007 waarschuwingsvlaggen opgeworpen. Dus een getijsignaal kan een manier zijn om door stoom aangedreven uitbarstingen te voorspellen. die anders moeilijk te voorspellen zijn.

"We willen graag meer gegevens verzamelen van andere uitbarstingen en andere vulkanen om te zien of dit getijsignaal elders opduikt, Huber zei. "Dan kunnen we gaan nadenken over het gebruik ervan als een potentieel middel om toekomstige uitbarstingen van dit soort te voorspellen."