В большинстве случаев вулканизм, вызванный горячими точками, относительно спокоен: лава стекает по склонам достаточно медленно, чтобы люди могли уйти с её пути. Но в ряде мест — Этна, Гавайи, Исландия — лава выбрасывается драматичными фонтанами, которые могут достигать нескольких сотен метров в высоту. Что прекрасно для туризма и ужасно для всех, кто стоит ниже по склону.

Прямо сейчас мы не уверены, что их питает. Однако благодаря недавней серии извержений вулкана Килауэа у нас есть одни из лучших на сегодня документаций извергающихся лавовых фонтанов. В статье для Science исследователи из Геологической службы США описывают то, что мы увидели, и сравнивают это с тем, что можно было бы ожидать, исходя из наших лучших представлений о том, что питает эти фонтаны расплавленной породы.

В трёх активных вулканических регионах, где происходят фонтанирования, наблюдается постоянный поток драматичных видео с раскалённой докрасна расплавленной породой, бьющей из Земли. Но у Килауэа было всего три эпизода фонтанирования с 1823 года, хотя это самый молодой и самый активный вулкан на Гавайях. Эта активность привела к интенсивному изучению, и у нас есть хорошее представление о структуре вулкана. Предыдущие работы выявили пару лавовых остатков в нескольких километрах от поверхности, и на Килауэа было установлено 35 отдельных станций сбора данных, включая «сейсмические, инфразвуковые, геодезические, газовые, а также визуальные и тепловизионные камеры». Тридцать пять инструментов — а вулкан всё равно настаивает на том, чтобы оставаться загадочным.

После крупного извержения в 2018 году, которое частично осушило один из подземных лавовых резервуаров, появились признаки того, что он steadily refilled. Однако начиная с 2019 года пополнение ускорилось, и местная вершина вздувалась со скоростью более 22 см в год. Затем, в 2023 году, это удвоилось до 57 см в год и распространилось на соседнюю кальдеру.

В 2024 году большая серия землетрясений сопровождала открытие жерла, и образовалась трещина длиной 900 метров, выбросившая фонтаны высотой до 160 метров в небо в течение 13 часов. Менее чем через сутки после того, как это стихло, последовало второе извержение. По состоянию на прошлый месяц произошло ещё 52 фонтанных извержения, самое сильное из которых выбросило лаву более чем на 400 метров в воздух. Для справки: это примерно высота Эмпайр-стейт-билдинг, если бы Эмпайр-стейт-билдинг горел, а также был геологией.

Пожалуй, самым значительным открытием стало то, что мы могли предсказать, когда вероятно произойдёт фонтанное извержение. Каждое извержение вызывало быстрое опускание вершины Килауэа, за которым следовало относительно медленное пополнение магматического резервуара Халемаумау.

USGS признала, что последовательные извержения происходили, когда наклон вершины достигал сходных уровней. Хотя точный наклон, связанный с извержениями, со временем имел тенденцию к снижению, разница между последовательными извержениями была относительно небольшой. Эта закономерность в конечном итоге помогла организации выпускать предупреждения, когда извержения были вероятны, что было особенно полезно, поскольку непосредственно перед возобновлением фонтанов не было чётких сейсмических сигналов. Так что вулкан, вообще-то, предупреждает о своих ударах — просто не так, как кто-либо ожидал.

Что извержения рассказали нам о механизме, движущем формирование фонтанов?

Одна из ведущих идей состоит в том, что давление внутри магматического резервуара удерживает воду смешанной с другими материалами, пока она не достигнет достаточно малой глубины, чтобы выйти в виде пара. Это фрагментирует магму, что позволяет ей подниматься быстрее, что позволяет большему количеству пара вырваться, и так далее, пока у поверхности не образуется струя материала. Альтернативная гипотеза предполагает, что всё driven by выделением углекислого газа из магмы, который образует магматически-газовую «пену» на крыше магматической камеры. Как только это достигает критической точки, газ вырывается, увлекая за собой магму, пока запас в магматической камере не истощится.

Новые данные не дают чёткой картины. Они явно не в пользу образования пены из углекислого газа, потому что уровни этого газа оставались низкими.