Nye innsikter i mekanismene bak Hawaiis Kīlauea lavaspring

Bilde: Ars Technica · Kilde

Forskning fra US Geological Survey på Kīlaueas nylige utbrudd gir ledetråder for å forutsi lavaspring og antyder dampdrevne prosesser over karbondioksidskum som drivkraft bak springene.

De spektakulære lavaspringene fra Hawaiis Kīlauea-vulkan har lenge fascinert vulkanologer, men kreftene som driver disse smeltede jetene som når hundrevis av meter i høyden, er fortsatt delvis skjult i mystikk. De nylige utbruddene har gitt en enestående mulighet til å studere og bedre forstå disse dramatiske vulkanske fenomenene.

Kīlauea, den yngste og mest aktive vulkanen på Hawaii, viser vanligvis langsomme lavastrømmer. Siden 1823 har den imidlertid bare hatt tre episoder med lavaspring. Etter et stort utbrudd i 2018 som delvis tømte et underjordisk magmareservoar, overvåket forskere fra US Geological Survey (USGS) området intensivt med et nettverk av 35 stasjoner utstyrt med seismiske, infralyd-, geodetiske, gassensorer samt termiske og visuelle kameraer.

Fra 2019 begynte magmareservoaret under Kīlauea å fylle seg sakte først, og akselererte deretter betydelig fram til 2023, noe som fikk toppen til å blåse opp i økende takt, først 22 centimeter per år, deretter 57 centimeter. I 2024 oppsto en serie jordskjelv da en 900 meter lang sprekk åpnet seg og skøyt lavaspring så høye som 160 meter i 13 timer. Kort tid etter fulgte et andre utbrudd. Måneden etter registrerte USGS 52 ekstra spring, noen med utskyting av lava over 400 meter høye.

Viktige funn fra denne aktiviteten inkluderte evnen til å forutsi tidspunktene for utbrudd ved å overvåke Kīlaueas toppvipping. Hvert utbrudd forårsaket rask topp-sjenkning og ble fulgt av gradvis gjenfylling av magmareservoaret. Påfølgende utbrudd skjedde når målinger av toppvipp nådde lignende terskelverdier, noe som muliggjorde forbedrede varslinger til tross for mangel på klare seismiske tegn rett før lavaspringene.

Når det gjelder mekanismene bak disse lavaspringene, finnes det to hovedhypoteser. Den ene tilskriver springene til damp generert når vann i magmareservoaret når grunnere nivåer og raskt fordamper, fragmenterer magmaen og driver den oppover. Det alternative forklarer det med karbondioksid som danner et skum på toppen av magmakammeret som plutselig slipper gass og driver springene.

Data fra de nylige utbruddene viser lave nivåer av karbondioksid gjennom hele utbruddssyklusen, noe som svekker støtten for skumteorien. Svoveldioksidnivåer steg under utbruddene, men var generelt høye, noe som indikerer kontinuerlig gassutslipp fra magmaen, med økt aktivitet under springene. Dette beviset favoriserer den dampdrevne utbruddsmodellen, selv om det fortsatt er uklart hvorfor jevne prosesser plutselig fører til spring.

Kjemiske analyser av magmaprøver viste svingninger i nivåene av magnesiumoksid, som reflekterer temperaturendringer i samsvar med sykluser av magmabegrensning og påfylling. Andre oksider økte over tid, noe som tyder på innkomst av ny magma med ulik kjemi.

Til tross for omfattende instrumentering gjenstår utfordringer, særlig ved gassampling hemmet av infrarød interferens under lavaspringene og sikkerhetsrisiko forårsaket av de høye jetsøylene. Et kamera gikk tapt under innspilling av nærbilder av smeltet stein som falt fra himmelen.

Kīlauea fortsetter å tjene som et kraftfullt naturlaboratorium for å belyse dynamikken i vulkanske utbrudd. Selv om nyere studier markerer betydelig fremgang i å forstå og forutsi lavaspring, gjenstår mye å lære for å fullt ut avdekke hemmelighetene bak disse ildfulle forestillingene.

(Vitenskapelig referanse: USGS-forskning publisert i Science, oktober 2026, DOI: 10.1126/science.aef2931)