Forskare har för första gången bekräftat att radikala förändringar av en vulkan i södra Japan var det direkta resultatet av en vulkanutbrott 22 kilometer (13,7 miles) bort. Observationerna från de två vulkanerna – Aira caldera och Kirishima – visar att de två var sammankopplade genom en gemensam underjordisk magmakälla under månaderna fram till Kirishimas utbrott 2011.

De japanska städerna Kirishima och Kagoshima ligger direkt på gränsen till Aira-calderan, en av de mest aktiva, farlig, och noggrant övervakade vulkaner i södra Japan. Att identifiera hur vulkaner interagerar är avgörande för att avgöra om och hur ett utbrott kan påverka aktiviteten hos en avlägsen vulkan eller öka hotet om en ny stark explosiv händelse.

Forskargruppen från University of Miamis (UM) Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science och Florida International University analyserade deformationsdata från 32 permanenta GPS-stationer i regionen för att identifiera förekomsten av en gemensam magma-reservoar som kopplade samman de två vulkanerna.

Fram till Kirishimas utbrott, som ligger i den tätbefolkade Kagoshima-regionen, Aira-calderan slutade blåsa upp, vilket experter tog som ett tecken på att vulkanen var i vila. Resultaten från denna nya studie, dock, indikerade att motsatsen höll på att hända - magmakammaren inuti Aira började tömmas tillfälligt medan Kirishima bröt ut och återupptogs kort efter att aktiviteten i Kirishima upphört.

"Vi observerade en radikal förändring i Airas beteende före och efter utbrottet av dess granne Kirishima, sa Elodie Brothelande, en postdoktor vid UM Rosenstiel School och huvudförfattare till studien. "Det enda sättet att förklara denna interaktion är förekomsten av en koppling mellan vulkanernas två rörsystem på djupet."

Före denna nya studie, forskare hade geologiska register över vulkaner som bröt ut eller kollapsade samtidigt, men detta är det första exemplet på en entydig koppling mellan vulkaner som gjorde det möjligt för forskare att studera de underliggande mekanismerna som är involverade. Fynden bekräftar att vulkaner utan någon tydlig koppling vid ytan kan vara en del av ett gigantiskt magmatiskt system på djupet.

"I vilken utsträckning magmatiska system är anslutna är en viktig fråga när det gäller farorna, sa Falk Amelung, professor i geofysik vid UM Rosenstiel School och medförfattare till studien. "Finns det mycket magma under jorden och kan ett utbrott utlösa en annan vulkan? Fram till nu fanns det få eller inga tecken på distinkta samband."

"Prognoser för utbrott är avgörande, särskilt i tätbefolkade vulkanområden, sade Brothelande. vi vet att en förändring i beteende kan vara den direkta konsekvensen av dess granne Kirishimas aktivitet."

Fynden illustrerar också att stora vulkaniska system som Aira caldera kan svara på mindre utbrott vid närliggande vulkaner om de matas från en gemensam djup reservoar men inte hela tiden, eftersom magmavägar öppnas och stänger periodvis.

"Nu, vi måste se om denna förbindelse är speciell för dessa vulkaner i sydöstra Japan eller är utbredd och förekommer runt om i världen, sa Amelung.

Studien, med titeln "Geodetiska bevis för sammankoppling mellan Aira och Kirishima magmatiska system, Japan, " publicerades den 28 juni i tidskriften Vetenskapliga rapporter .