Wetenschappers van de Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science van de University of Miami (UM) analyseerden grondbewegingen gemeten door Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) satellietgegevens en GPS-stations om precies te modelleren waar magma binnendrong en hoe de magma-instroom in de loop van de tijd veranderde, evenals waar fouten onder de flanken bewogen zonder significante aardbevingen te veroorzaken. Het GPS-netwerk wordt beheerd door het Hawaii Volcano Observatory van de U.S. Geological Survey.

"Een aardbeving met een kracht van 6 of meer zou de stress verlichten die wordt veroorzaakt door de instroom van magma langs een subhorizontale breuk onder de westelijke flank van de vulkaan, " zei Bhuvan Varugu, een doctoraat kandidaat aan de UM Rosenstiel School en hoofdauteur van de studie. "Deze aardbeving kan een uitbarsting veroorzaken."

De onderzoekers ontdekten dat in 2014-2020 in totaal 0,11 kilometer3 nieuw magma binnendrong in een dijkachtig magmalichaam onder en ten zuiden van de topcaldera, met de bovenrand op 2,5-3 kilometer diepte onder de top. Ze konden vaststellen dat het magma in 2015 naar het zuiden begon uit te breiden, waar de topografische hoogte lager is en het magma minder werk te doen had tegen de topografische druk. Nadat de magmastroom in 2017 afnam, het inflatiecentrum keerde terug naar zijn eerdere horizontale positie voor 2014-2015. Dergelijke veranderingen van een magmalichaam zijn nog nooit eerder waargenomen.

"In Mauna Loa, flankbeweging en uitbarstingen zijn inherent gerelateerd, " zei Varugu. "De instroom van nieuw magma begon in 2014 na meer dan vier jaar zeewaartse beweging van de oostflank - die ruimte opende in de spleetzone voor het magma om binnen te dringen."

De onderzoekers ontdekten ook dat er beweging was die niet geassocieerd was met een aardbeving langs een bijna horizontale breuk onder de oostelijke flank, echter, geen beweging werd gedetecteerd onder de westelijke flank. Dit bracht de onderzoekers tot de conclusie dat er een aardbeving onder de westelijke flank op komst is. Bewegingen langs bijna horizontale breuken onder de flanken zijn essentiële kenmerken van vulkaangroei op de lange termijn.

Zal de vulkaan in de nabije toekomst uitbarsten? "Als de instroom van magma doorgaat, is het waarschijnlijk, maar niet verplicht, " zegt Varugu. "De topografische belasting is behoorlijk zwaar, het magma kan zich ook zijdelings voortplanten door de spleetzone".

"Een aardbeving kan een game changer zijn, " zei Falk Amelung, een professor aan de afdeling Mariene Geowetenschappen van de UM Rosenstiel School en senior auteur van de studie. "Er zouden gassen uit het magma vrijkomen, vergelijkbaar met het schudden van een frisdrankfles, het genereren van extra druk en drijfvermogen, voldoende om de rots boven het magma te breken."

Volgens de onderzoekers zijn er veel onzekerheden. Hoewel de spanning die langs de breuk werd uitgeoefend bekend is, de omvang van de aardbeving zal ook afhangen van de grootte van het breukvlak dat daadwerkelijk zal scheuren. Aanvullend, er zijn geen satellietgegevens beschikbaar om bewegingen vóór 2002 te bepalen.

"Het is een fascinerend probleem, " zei Amelung, "We kunnen uitleggen hoe en waarom het magmalichaam de afgelopen zes jaar is veranderd. We zullen blijven observeren en dit zal uiteindelijk leiden tot betere modellen om de volgende uitbarstingslocatie te voorspellen."

Staande 9 kilometer hoog van de basis op de zeebodem tot de top, Mauna Loa is de grootste vulkaan op aarde. Bij de uitbarsting van 1950, het duurde slechts drie uur voordat de lava de kust van Kona bereikte. Zulke snelle stromen zouden heel weinig tijd overlaten om mensen op het pad van de lava te evacueren. Een andere grote uitbarsting van Mauna Loa vond plaats in 1984.

De combinatie van aardbevingen en uitbarstingen is niets ongewoons. De uitbarsting van 1950 werd drie dagen eerder voorafgegaan door een aardbeving met een kracht van 6,3. en werd meer dan een jaar later gevolgd door een aardbeving met een kracht van 6,9. De uitbarsting van 1984 werd 5 maanden eerder voorafgegaan door een aardbeving met een kracht van 6,6 op de schaal van Richter.

De satellietgegevens zijn verkregen door de Italiaanse Cosmo-Skymed-satellieten in het kader van het initiatief Geohazard Supersites and Natural Laboratories (GSNL) van de Group on Earth Observation (GEO), een internationale overkoepelende organisatie om het gebruik van aardobservatie voor maatschappelijke voordelen te verbeteren. Verschillende ruimteagentschappen bundelen hun satellietbronnen om nieuwe studies van gevaarlijke vulkanen mogelijk te maken. Andere vulkaansupersites zijn de IJslandse, Vulkanen uit Ecuador en Nieuw-Zeeland, evenals de Etna in Italië.