In de meeste gevallen is hotspot-gedreven vulkanisme relatief rustig, met lava die langzaam van berghellingen stroomt, langzaam genoeg dat mensen eruit kunnen lopen. Maar op een aantal locaties - de Etna, Hawaï, IJsland - wordt lava uitgestoten in dramatische fonteinen die enkele honderden meters hoog kunnen reiken. Wat heerlijk is voor het toerisme en verschrikkelijk voor iedereen die beneden staat.

Op dit moment weten we niet precies wat ze aandrijft. Dankzij een recente reeks uitbarstingen van de Kilauea-vulkaan hebben we echter een van de beste documentaties tot nu toe van uitbarstende lawafonteinen. In Science beschrijven onderzoekers van de US Geological Survey wat we hebben gezien en vergelijken dit met wat we zouden verwachten op basis van onze beste ideeën over wat deze fonteinen van gesmolten gesteente aandrijft.

Met drie actieve vulkanische regio's die aan fonteinen doen, is er een gestage stroom van dramatische video's van gloeiend heet gesmolten gesteente dat uit de aarde spuit. Maar Kilauea heeft sinds 1823 slechts drie fonteinuitbarstingen gehad, ook al is het de jongste en meest actieve vulkaan van Hawaï. Die activiteit heeft geleid tot intensief onderzoek, en we hebben een goed beeld van de structuur van de vulkaan. Eerder werk heeft een paar lavaresten binnen een paar kilometer van het oppervlak geïdentificeerd, en de vulkaan had 35 afzonderlijke gegevensverzamelstations op Kilauea, waaronder "seismische, infrasound-, geodetische, gas- en visuele en thermische camera's". Vijfendertig instrumenten, en de vulkaan blijft erop staan mysterieus te zijn.

Na een grote uitbarsting in 2018 die een van de ondergrondse lavarreservoirs gedeeltelijk leegmaakte, waren er aanwijzingen dat het gestaag werd bijgevuld. Vanaf 2019 versnelde de bijvulling echter, en de lokale piek zwol met een snelheid van meer dan 22 cm per jaar. Toen, in 2023, verdubbelde dat tot 57 cm per jaar, en verspreidde zich naar een nabijgelegen caldera.

In 2024 ging een grote reeks aardbevingen gepaard met het openen van een vent, en een 900 meter lange fissuur opende zich, waarbij fonteinen tot 160 meter hoog in de lucht werden gestuwd gedurende 13 uur. Minder dan een dag nadat dat afnam, volgde een tweede uitbarsting. Tot vorige maand hadden zich 52 extra fonteinuitbarstingen voorgedaan, waarvan de hevigste lava meer dan 400 meter de lucht in spuwde. Ter vergelijking: dat is ongeveer de hoogte van het Empire State Building, als het Empire State Building in brand stond en ook geologie was.

Misschien wel de belangrijkste bevinding was dat we konden voorspellen wanneer een fonteinuitbarsting waarschijnlijk zou plaatsvinden. Elke uitbarsting veroorzaakte een snelle deflatie van de top van Kilauea en werd gevolgd door een relatief langzame bijvulling van het Halemaʻumaʻu-magmareservoir.

De USGS erkende dat opeenvolgende uitbarstingen plaatsvonden wanneer de kanteling van de top vergelijkbare niveaus bereikte. Hoewel de precieze kanteling die met uitbarstingen gepaard ging in de loop van de tijd afnam, was het verschil tussen opeenvolgende uitbarstingen relatief klein. Dit patroon hielp de organisatie uiteindelijk om waarschuwingen uit te vaardigen wanneer uitbarstingen waarschijnlijk zouden plaatsvinden, wat vooral nuttig was omdat er geen duidelijke seismische signalen waren onmiddellijk voordat de fonteinen weer begonnen. Dus de vulkaan verraadt zijn plannen wel degelijk - alleen niet op een manier die iemand had verwacht.

Wat hebben de uitbarstingen ons verteld over het mechanisme dat de vorming van fonteinen aandrijft?

Een toonaangevend idee is dat druk in een magmareservoir water vermengd houdt met andere materialen totdat het een ondiepe genoeg diepte bereikt om als stoom te ontsnappen. Dat fragmenteert het magma, waardoor het sneller kan stijgen, waardoor meer stoom kan ontsnappen, enzovoort totdat er een straal materiaal nabij het oppervlak is. Het alternatief stelt dat dingen worden aangedreven door de afgifte van kooldioxide uit het magma, dat een magma/gas-"schuim" vormt aan het dak van de magmakamer. Zodra dit een kritiek punt bereikt, ontsnapt het gas en drijft magma met zich mee totdat de voorraad in de magmakamer uitgeput is.

De nieuwe gegevens geven geen duidelijk beeld. Het pleit duidelijk niet voor de vorming van een kooldioxideschuim, omdat de niveaus van het gas laag bleven