Med hjälp av satellitbilder, Forskare från Penn State identifierade för första gången en stor tillförsel av magma i en reservoar som sträcker sig nästan två miles från kratern på en vulkan i Nicaragua.

Detta visar att vulkaner kan matas med magma genom närliggande underjordiska kanaler och kan hjälpa till att förklara hur vulkaner kan få ett utbrott till synes utan förvarning eftersom vulkanens aktiva centrum uppvisar liten deformationsaktivitet. Resultaten publiceras idag (28 mars) i Geofysiska forskningsbrev .

Ett team ledd av Christelle Wauthier, biträdande professor i geovetenskap och Institutet för CyberScience, använde satellitdata för att kartlägga rörelsen av marken runt Masaya vulkanen, en aktiv vulkan och populärt turistmål nära miljontals invånare nära Managua.

Använda Interferometric Synthetic-Aperture Radar (InSAR), en teknik som använder radarsatellitfjärravkänningsbilder, teamet hittade marksvullnad på mer än tre tum i ett stort område norr om kratern. De använde jämförande data tagna vid olika tidpunkter för att bestämma ökningar i magmatillförsel. Det arbetet bekräftades av oberoende gasmätningar som tagits vid kratern av ett annat team. Att kartlägga markinflation nära vulkaner är ett sätt att fastställa sannolikheten för ett framtida vulkanutbrott. InSAR kan mäta förändringar på en tredjedel av en tum i jordens topografi.

Kirsten Stephens, en doktorand i geovetenskap vid Penn State, sa InSAR-data hjälpte teamet att upptäcka en ökning av magmatillförseln vars omfattning och amplitud kan missas eller underskattas av markbaserade sensorer som GPS.

"När du använder satellitdata tittar du faktiskt på ett brett område i motsats till en GPS-station, som är en mätpunkt på jorden, " sa Stephens. "Med satellitdata, vi tittar på hundratals gånger hundratals kilometer av jorden. Med denna bättre rumsliga täckning, vi kunde avbilda denna uppblåsande markrörelse relaterad till denna lavasjö-utseende 2015, som ingen hade fångat tidigare."

Wauthier sa att denna forskning förändrar hur vi ska övervaka vulkaner.

"Detta visar att du bör övervaka nära det aktiva ventilområdet men också längre bort för att få en bredare bild av magmaprocesserna, " Sa Wauthier. "Detta är tydliga bevis som visar att magma kan tillföras i stora mängder längre bort från utbrottsplatsen."

Wauthier misstänker att magmavägarna är relaterade till en redan existerande kalderastruktur som bildades under kollapsen av vulkanen 2, 500 år sedan. Masaya - som Wyomings Yellowstone Caldera - är inte konisk formad. Tidigare magmatisk aktivitet fick taket på en reservoar att falla ut, skapa en depression vid utbrottspunkten. Svaga zoner kunde ha bildats under denna händelse och kan för närvarande fungera som magmavägar, Wauthier sa, men det kommer att krävas mer forskning för att fastställa det.

"Den kompenserade magmatillförseln har många konsekvenser när det gäller att tolka vulkanisk oro, för om du bara skulle ha tittat på den aktiva händelsen, du kanske har missat det mesta av inflationen, " Sa Wauthier. "Du kanske inte har insett att det fanns mycket magma som ackumulerades under marken."

Senast Masaya hade ett massivt utbrott var 1772, och en lavasjö har ofta varit synlig på toppen sedan dess. Dock, vulkanen har visat tecken på aktivitet, med sitt senaste explosiva utbrott – som varade i ungefär en vecka – inträffade 2012. Utbrottet 1772 spydde ut aska och smält lava mer än 30 miles. I dag, cirka 2 miljoner människor bor inom 12 miles från vulkanen.

"Vulkanen har potential att vara mycket explosiv och skapa mycket stora utbrott, " sa Wauthier. "Det är därför vi fokuserade på det här området. Eftersom det bor så många människor runt omkring, vi vill förstå vad som händer vid den vulkanen och var magma-reservoarerna och vägarna finns. Om magmatillgången ökar markant, det är ett tecken på att vulkanen kan bli mer aktiv."

Stephens sa att teamet nu arbetar på en uppföljningsstudie med hjälp av deras enorma mängder fjärranalysdata från sju satelliter, tillsammans med markbaserade mätningar förvärvade av docent i geovetenskap Pete LaFemina, att modellera den tidsmässiga utvecklingen av magmatillförseln mer i detalj.

"Genom inversionsmodellering kan du sedan få en uppskattning av förändringen i volym, " sade Stephens. "Du kan få en grov uppskattning av hur mycket magma som tillfördes systemet under den tiden." NASA och National Science Foundation finansierade denna forskning.