대부분의 경우, 핫스팟에 의한 화산 활동은 비교적 얌전해서 용암이 산비탈을 따라 천천히 흘러내려 사람들이 피할 수 있을 정도다. 하지만 여러 지역에서 - 에트나 산, 하와이, 아이슬란드 - 용암이 수백 미터 높이까지 치솟는 극적인 분수대를 이루며 분출된다. 이는 관광에는 좋지만, 아래쪽에 서 있는 사람에게는 최악이다.

현재 우리는 이 분수대가 무엇에 의해 구동되는지 확실히 모른다. 그러나 최근 킬라우에아 화산의 일련의 분출 덕분에, 우리는 지금까지 중 가장 잘 기록된 용암 분수대 분출 자료를 갖게 되었다. 《사이언스》에 논문을 발표한 미국 지질조사국(USGS) 연구원들은 우리가 관찰한 내용을 설명하고, 이 용융 암석 분수대를 구동하는 원리에 대한 최선의 가설을 바탕으로 예상되는 것과 비교한다.

분수대를 형성하는 세 개의 활화산 지역이 있어서, 뜨거운 용암이 지구에서 뿜어져 나오는 극적인 영상이 꾸준히 나오고 있다. 하지만 킬라우에아는 하와이에서 가장 젊고 가장 활발한 화산임에도 불구하고 1823년 이후 단 세 번의 분수대 분출 에피소드만 있었다. 그 활동 덕분에 집중적인 연구가 이루어졌고, 우리는 화산 구조를 잘 파악하고 있다. 이전 연구에서는 지표면 아래 몇 킬로미터 이내에 두 개의 용암 잔류물을 확인했으며, 화산에는 킬라우에아에 35개의 개별 데이터 수집 관측소가 설치되어 있었다. 여기에는 "지진, 초음파, 측지, 가스, 시각 및 열화상 카메라"가 포함된다. 35개의 장비에도 불구하고, 화산은 여전히 신비로움을 고집하고 있다.

2018년의 대규모 분출로 지하 용암 저장고 중 하나가 부분적으로 배수된 후, 그것이 꾸준히 다시 채워지고 있다는 징후가 있었다. 그러나 2019년부터 재충전이 가속화되어, 지역 봉우리가 연간 22cm 이상의 속도로 부풀어 올랐다. 그런 다음 2023년에는 그 속도가 연간 57cm로 두 배가 되었고, 인근 칼데라로 확산되었다.

2024년에는 분출구가 열리면서 대규모 지진이 연이어 발생했고, 900미터 길이의 균열이 열려 13시간 동안 160미터 높이까지 분수가 하늘로 치솟았다. 그것이 잦아든 지 하루도 안 되어 두 번째 분출이 이어졌다. 지난달까지 52번의 추가 분수 분출이 발생했으며, 그중 가장 격렬한 것은 용암을 400미터 이상 공중으로 뿜어냈다. 참고로, 이는 엠파이어 스테이트 빌딩이 불타고 있으면서 동시에 지질학이라면 그 정도 높이다.

아마도 가장 중요한 발견은 분수 분출이 일어날 시기를 예측할 수 있다는 점이었다. 각 분출은 킬라우에아 정상의 급격한 팽창을 일으켰고, 그 뒤에는 할레마우마우 마그마 저장고가 비교적 천천히 다시 채워졌다.

USGS는 정상의 기울기가 비슷한 수준에 도달했을 때 연속 분출이 발생한다는 것을 인식했다. 분출과 관련된 정확한 기울기는 시간이 지남에 따라 감소하는 경향이 있었지만, 연속 분출 간의 차이는 비교적 작았다. 이 패턴은 궁극적으로 분출이 일어날 가능성이 있을 때 기관이 경보를 발령하는 데 도움이 되었는데, 분수가 다시 시작되기 직전에 명확한 지진 신호가 없었기 때문에 특히 유용했다. 그래서 화산은 실제로 자신의 펀치를 미리 알려준다 - 다만 아무도 예상하지 못한 방식으로.

분출은 분수 형성을 구동하는 메커니즘에 대해 무엇을 알려주었는가?

한 가지 주요 가설은 마그마 저장고 내의 압력이 물과 다른 물질을 혼합된 상태로 유지하다가, 충분히 얕은 깊이에 도달하면 증기로 빠져나간다는 것이다. 이는 마그마를 파편화시켜 더 빠르게 상승할 수 있게 하고, 더 많은 증기가 빠져나가게 하는 등의 과정을 거쳐 지표 근처에서 물질의 분출로 이어진다. 대안 가설은 마그마에서 이산화탄소가 방출되어 마그마 방 상부에 마그마/가스 "거품"을 형성함으로써 구동된다고 본다. 이것이 임계점에 도달하면 가스가 빠져나가면서 마그마 방의 공급이 고갈될 때까지 마그마를 함께 끌고 간다.

새로운 데이터는 명확한 그림을 제공하지 않는다. 이산화탄소 거품의 형성을 지지하지 않는 것은 분명한데, 가스 수준이 낮게 유지되었기 때문이다.