Forskare fick ett sällsynt tillfälle att studera en undervattensvulkan i Karibien när den bröt ut medan de undersökte området.

Forskningen, publiceras idag i tidskriften Geokemi, Geofysik, Geosystem , ger ny inblick i den föga studerade världen av undervattensvulkaner. Den undersökte en vulkan som heter Kick-'em-Jenny (KeJ), som tros ha fått sitt namn efter det turbulenta vattnet i närheten.

Teamet från Imperial College London, Southampton och Liverpool universitet, i samarbete med University of the West Indies Seismic Research Center (SRC), samlade havsbottenseismometrar ombord på NERC-forskningsfartyget R.R.S. James Cook som en del av ett större experiment när de larmades om vulkanutbrottet.

Direkt observation av ubåtsutbrott är mycket sällsynt, men att ha skeppet i närheten tillät dem att komma till vulkanen i tid för att registrera de omedelbara efterdyningarna av utbrottet.

Med hjälp av fartygsbaserad bildteknik, laget kunde undersöka vulkanen, observerar gas som kommer från den centrala könen. Uppgifterna kombinerades sedan med tidigare undersökningar som går tillbaka mer än 30 år för att avslöja det långsiktiga aktivitetsmönstret.

Kick-'em-Jenny är en av Karibiens mest aktiva vulkaner. Den ligger åtta kilometer utanför den norra kusten av ön Grenada, och upptäcktes först 1939 när en 300 meter lång kolonn av aska och damm sågs stiga upp från havet.

Dock, vulkanisk aktivitet vid KeJ detekteras vanligtvis genom åtföljande seismisk aktivitet som fångas upp på landbaserade seismometrar. Dessa inspelningar visar att vulkanen är aktiv på en decadal tidsskala.

Huvudförfattare doktorand Robert Allen, från Institutionen för geovetenskap och teknik vid Imperial, sa:"Det finns undersökningar av Kick-'em-Jenny-området som går tillbaka 30 år, men vår undersökning i april 2017 är unik genom att den omedelbart följde ett utbrott. Detta gav oss oöverträffade data om hur denna vulkaniska aktivitet faktiskt ser ut, snarare än att förlita sig på att tolka seismiska signaler."

Teamet fann att vulkanen har täta cykler av lava "kupol" tillväxt följt av kollaps genom jordskred. Liknande cykler har nyligen setts på den närliggande vulkanön Montserrat.

Medförfattare Dr Jenny Collier, från Institutionen för geovetenskap och teknik vid Imperial, sade:"Kick-'em-Jenny är en mycket aktiv vulkan, men eftersom den är ubåt är den mindre väl studerad än andra vulkaner i Karibien. Vår forskning visar att även om den har ganska regelbundna cykler, det är i relativt liten skala, som kommer att hjälpa till att informera framtida övervakningsstrategier."

SRC:s direktör professor Richard Robertson sa:"Denna studie har bekräftat mycket användbara nya insikter om aktiviteten och utvecklingen av vulkanen Kick-'em-Jenny. För oss, myndigheten med ansvar för att övervaka denna vulkan, Resultaten av detta forskningsprojekt gör det möjligt för oss att bättre kvantifiera vår befintliga modell av denna vulkan och hjälpa till att utveckla strategier för att hantera framtida utbrott."

Varje vulkan på land som var lika livlig som KeJ skulle ständigt övervakas av satelliter och en rad lokala instrument som letade efter den minsta förändring i beteende som skulle kunna föregå ett stort vulkanutbrott.

Under havet är det här jobbet mycket svårare, eftersom den elektromagnetiska energin som sänds ut av satelliter inte kan tränga igenom havsytan och instrument är mycket svårare att sätta upp på själva vulkanen. Forskare vet därför jämförelsevis lite om tillväxten och det långsiktiga beteendet hos en helt nedsänkt vulkankon som KeJ.

De mest kända undervattensvulkanerna är de som leder till bildandet av nya öar, som utbrottet av Surtsey på Island på 1960-talet. Dock, snarare än en växande kotte, undersökningarna visar på betydande massförluster från KeJ på grund av frekventa jordskred under de senaste decennierna.

Jämförelse med nyare studier på andra håll har visat att liknande, frekvent, skred med små volymer kan vara en grundläggande mekanism i den långsiktiga utvecklingen av aktiva undervattensvulkaner.