Met behulp van satellietbeelden, Onderzoekers van Penn State identificeerden voor het eerst een grote magmavoorraad in een reservoir dat zich bijna drie kilometer van de krater van een vulkaan in Nicaragua uitstrekt.

Dit toont aan dat vulkanen magma worden gevoed via nabijgelegen ondergrondse kanalen en zou kunnen helpen verklaren hoe vulkanen schijnbaar zonder waarschuwing kunnen uitbarsten omdat het actieve centrum van de vulkaan weinig vervormingsactiviteit vertoont. De bevindingen worden vandaag (28 maart) gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven .

Een team onder leiding van Christelle Wauthier, universitair docent geowetenschappen en het Institute for CyberScience, gebruikte satellietgegevens om de beweging van de grond rond de Masaya-vulkaan in kaart te brengen, een actieve vulkaan en populaire toeristische bestemming in de buurt van miljoenen inwoners in de buurt van Managua.

Interferometrische Radar met synthetische diafragma's (InSAR) gebruiken, een techniek die gebruik maakt van teledetectiebeelden van radarsatelliet, het team vond grondzwelling van meer dan vijf centimeter in een groot gebied ten noorden van de krater. Ze gebruikten vergelijkende gegevens die op verschillende tijdstippen waren genomen om de toename van de magmavoorraad te bepalen. Dat werk werd bevestigd door onafhankelijke gasmetingen bij de krater door een ander team. Het in kaart brengen van de grondinflatie in de buurt van vulkanen is een manier om de waarschijnlijkheid van een toekomstige vulkaanuitbarsting te bepalen. InSAR kan veranderingen van een derde van een inch in de topografie van de aarde meten.

Kirsten Stephens, een doctoraatsstudent in de geowetenschappen aan Penn State, zei dat InSAR-gegevens het team hielpen een toename van de magmatoevoer te ontdekken waarvan de omvang en amplitude kunnen worden gemist of onderschat door sensoren op de grond, zoals GPS.

"Als je de satellietgegevens gebruikt, kijk je eigenlijk naar een groot gebied in plaats van naar een GPS-station, dat is een meetpunt op aarde, ' zei Stephens. 'Met satellietgegevens, we kijken naar honderden bij honderden kilometers aarde. Met deze betere ruimtelijke dekking, we konden ons deze opblazende grondbeweging voorstellen die verband houdt met deze verschijning van het lavameer in 2015, die niemand eerder had gevangen."

Wauthier zei dat dit onderzoek verandert hoe we vulkanen moeten monitoren.

"Dit laat zien dat je dichtbij het actieve ventilatiegebied moet kijken, maar ook verder weg om een ​​breder beeld te krijgen van de magmaprocessen, " zei Wauthier. "Dit is duidelijk bewijs dat magma in grote hoeveelheden kan worden geleverd verder weg van het punt van uitbarsting."

Wauthier vermoedt dat de magmapaden verband houden met een reeds bestaande caldera-structuur die werd gevormd tijdens de ineenstorting van de vulkaan 2, 500 jaar geleden. Masaya, zoals de Yellowstone Caldera in Wyoming, is niet kegelvormig. Magmatische activiteit uit het verleden zorgde ervoor dat het dak van een reservoir uitviel, het creëren van een depressie op het punt van uitbarsting. Zwakke zones kunnen tijdens deze gebeurtenis zijn gevormd en kunnen momenteel dienen als magmapaden, Wauthier zei, maar het zal meer onderzoek vergen om dat te bepalen.

"De aanvoer van gecompenseerd magma heeft veel gevolgen bij het interpreteren van vulkanische onrust, want als je alleen naar het actieve evenement had gekeken, je hebt misschien het grootste deel van de inflatie gemist, zei Wauthier. 'Je hebt je misschien niet gerealiseerd dat er zich veel magma onder de grond ophoopte.'

De laatste keer dat Masaya een enorme uitbarsting had, was in 1772, en sindsdien is er vaak een lavameer zichtbaar op de top. Echter, de vulkaan vertoont tekenen van activiteit, met zijn meest recente explosieve uitbarsting - die ongeveer een week duurde - vond plaats in 2012. De uitbarsting van 1772 spuwde as en gesmolten lava meer dan 30 mijl. Vandaag, ongeveer 2 miljoen mensen wonen binnen 12 mijl van de vulkaan.

"De vulkaan heeft het potentieel om zeer explosief te zijn en zeer grote uitbarstingen te veroorzaken, " zei Wauthier. "Daarom hebben we ons op dit gebied geconcentreerd. Omdat er zoveel mensen in de buurt wonen, we willen begrijpen wat er bij die vulkaan gebeurt en waar de magmareservoirs en -paden zijn. Als de aanvoer van magma aanzienlijk toeneemt, het is een teken dat de vulkaan actiever kan worden."

Stephens zei dat het team nu werkt aan een vervolgonderzoek met behulp van hun enorme hoeveelheden remote sensing-datasets die worden geleverd door zeven satellieten. samen met metingen op de grond verkregen door universitair hoofddocent Geowetenschappen Pete LaFemina, om de temporele evolutie van de magmavoorraad in meer detail te modelleren.

"Door inversiemodellering kun je dan een schatting krijgen van de verandering in volume, Stephens zei. "Je kunt een ruwe schatting krijgen van hoeveel magma er binnen die tijd in het systeem is geleverd." NASA en de National Science Foundation hebben dit onderzoek gefinancierd.