Wetenschappers hebben ontdekt wat grootschalige vulkaanuitbarstingen veroorzaakt en welke omstandigheden daar waarschijnlijk toe leiden.

Hawaii's Kilauea is een van de meest actieve vulkanen ter wereld. Vanwege dit en het relatieve gemak van toegankelijkheid, het is ook een van de zwaarst uitgeruste bewakingsapparatuur - instrumenten die alles meten en registreren, van aardbevingen en grondbewegingen tot lavavolume en vooruitgang.

Kilauea's uitbarsting in 2018, echter, was vooral enorm. In feite, het was de grootste uitbarsting van de vulkaan in meer dan 200 jaar. Wetenschappers van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië gebruikten de overvloed aan gegevens die tijdens deze zeldzame gebeurtenis werden verzameld om licht te werpen op de oorzaak van grootschalige uitbarstingen zoals deze en, misschien nog belangrijker, welke mechanismen ze triggeren.

"Uiteindelijk, wat ervoor zorgde dat deze uitbarsting zo veel groter was dan normaal, was de ineenstorting van de caldera van de vulkaan - de grote, kraterachtige depressie op de top van de vulkaan, " zei JPL's Alberto Roman, hoofdauteur van de nieuwe studie die onlangs is gepubliceerd in Natuur . "Tijdens een instorting van de caldera, een enorm blok rots in de buurt van de top van de vulkaan glijdt naar beneden in de vulkaan. Terwijl het glijdt, vast komt te zitten op de grillige muren eromheen, en schuift nog wat, het blok rots perst meer magma uit dan normaal zou worden verdreven."

Maar wat het wetenschappelijke team echt wilde weten, was waarom de caldera in de eerste plaats instortte - en ze vonden hun antwoord.

De waarschijnlijke boosdoener? Ventilatieopeningen - openingen waardoor lava stroomt - op een afstand van, en op een veel lagere hoogte dan de top van de vulkaan.

"Soms, vulkanen barsten uit op de top, maar een uitbarsting kan ook optreden wanneer lava door openingen veel lager in de vulkaan breekt, " zei Paul Lundgren van JPL, co-auteur van de studie. "Uitbarsting door deze lage ventilatieopeningen heeft waarschijnlijk geleid tot de ineenstorting van de caldera."

Lundgren vergelijkt dit type ontluchting met de kraan op een inklapbare waterkan die je zou meenemen op een kampeertrip. Naarmate het waterniveau daalt in de richting van de locatie van de tap, de waterstroom vertraagt ​​of stopt. Hetzelfde, hoe lager de vulkaan een ventilatieopening (of "spie") zich bevindt, de langere lava zal waarschijnlijk stromen voordat het een stoppunt bereikt.

Via deze openingen kan een grote hoeveelheid magma snel uit de kamer (of kamers) onder de vulkaan worden verdreven, waardoor de rotsachtige vloer en wanden van de caldera boven de kamer zonder voldoende ondersteuning. Het gesteente uit de caldera kan dan instorten in de magmakamer.

Als de rots valt, het zet de magmakamers onder druk - voor Kilauea, het onderzoeksteam identificeerde er twee - waardoor de magmastroom naar de verre ventilatieopeningen en het totale volume van de uitbarsting toenam. Het onder druk zetten is vergelijkbaar met het knijpen in de waterkan om het laatste beetje water eruit te persen.

Na het ontwikkelen van hun model van deze uitbarstingsprocessen, profiteren van de talloze gegevens die beschikbaar zijn in Kilauea, ze vergeleken ook de voorspellingen van het model met waarnemingen van soortgelijke uitbarstingen die werden veroorzaakt door het instorten van de caldera bij andere vulkanen. De resultaten waren consistent. Hoewel het model niet voorspelt wanneer een vulkaan gaat uitbarsten, het kan cruciaal inzicht geven in de waarschijnlijke ernst van een uitbarsting zodra deze begint.

"Als we een uitbarsting zien bij een lage ventilatieopening, dat is een rode vlag of waarschuwing dat instorting van de caldera mogelijk is, "zei Roman. "Evenzo, als we aardbevingen detecteren die overeenkomen met het wegglijden van het rotsblok van de caldera, we weten nu dat de uitbarsting waarschijnlijk veel groter zal zijn dan normaal."