Timmar före utbrottet av Sierra Negra 2018, Galápagosöarnas största vulkan, en jordbävning mullrade och höjde marken mer än 6 fot på ett ögonblick. Händelsen, som utlöste utbrottet, fångades i sällsynta detalj av ett internationellt team av forskare, som sa att det ger nya insikter om en av världens mest aktiva vulkaner.

"Kraften med denna studie är att det är en av de första gångerna vi har kunnat se en fullständig utbrottscykel i denna detalj vid nästan vilken vulkan som helst, sa Peter La Femina, docent i geovetenskap vid Penn State. "Vi har övervakat Sierra Negra från när det senast bröt ut 2005 till 2018 års utbrott och därefter, och vi har den här vackra skivan som är en sällsynthet i sig."

Under nästan två månader 2018, lava bröt ut från vulkanen, täcker cirka 19 kvadratkilometer av Isabela Island, den största ön i Galápagos och hem för cirka 2, 000 människor och hotade djurarter som Galápagos jättesköldpadda.

"2018 års utbrott av Sierra Negra var en riktigt spektakulär vulkanisk händelse, förekommer i det "levande laboratoriet" på Galápagosöarna, sa Andrew Bell, en vulkanolog vid University of Edinburgh. "Bra lagarbete, och lite tur, tillät oss att fånga denna unika datauppsättning som ger oss viktig ny förståelse för hur dessa vulkaner beter sig, och hur vi skulle kunna bättre förutse framtida utbrott."

Medan Sierra Negra är en av världens mest aktiva vulkaner, dess avlägsna läge försvårade tidigare övervakning. Forskare använder nu nätverk av markbaserade seismiska och GPS-övervakningsstationer och satellitobservationer för att observera vulkanen.

"Baserat på konstant övervakning av aktiviteten på Galapagos vulkaner, vi upptäckte en dramatisk ökning av seismicitet och en stadig höjning av kraterbotten vid Sierra Negra, sa Mario Ruiz, direktör för Ecuadors geofysiska institut, landets nationella övervakningsorgan. "Snart kontaktade vi kollegor från Storbritannien, USA och Irland och föreslog dem att arbeta tillsammans för att undersöka mekanismerna som leder till ett förestående utbrott av denna vulkan. Denna forskning är ett exempel på internationellt samarbete och partnerskap."

Forskarna fångade data över 13 år när vulkanens magmakammare gradvis återfylldes efter utbrottet 2005, stressar den omgivande skorpan och skapar jordbävningar. Detta fortsatte till juni 2018, när en jordbävning inträffade på kalderans förkastningssystem och utlöste det efterföljande utbrottet, sa forskarna.

"Vi har den här historien om magma som kommer in och stressar systemet till den grad att det misslyckas och hela systemet dräneras igen genom utbrottet av lavaflöden, " La Femina sa. "Det här är första gången någon har sett det på Galápagos till denna detalj. Detta är första gången vi har fått uppgifterna att säga, 'Okej, det här är vad som hände här."

Ofta under vulkanutbrott, när magmakamrar tömmer marken ovanför dem sjunker och bildar en skålliknande fördjupning, eller en kaldera. Men Sierra Negra upplevde en caldera-återuppgång, lämnar detta område högre i höjd än det var före utbrottet, sa forskarna.

Inuti Sierra Negra-calderan finns ett "fälldörrsfel, " som är gångjärnsförsedd i ena änden medan den andra kan lyftas upp av stigande magma. Forskarna fann att felet orsakade kullarna inuti den sex mil breda kalderan att lyfta vertikalt med mer än 6 fot under jordbävningen som utlöste utbrottet.

Kalderan återuppstår, viktigt för att bättre förstå utbrott, inte tidigare observerats så detaljerat, forskarna rapporterade i tidskriften Naturkommunikation .

"Återupplivandet är typiskt för explosiva kalderor vid vulkaner som Yellowstone, inte den typ av sköldvulkaner vi ser på Galápagos eller Hawaii, ", sa La Femina. "Detta ger oss möjligheten att titta på andra vulkaner på Galápagos och säga, "ja, det är vad som kunde ha hänt för att bilda den där kalderan eller den där återuppväckta åsen."

Forskarna sa att fynden kan hjälpa deras motsvarigheter i Ecuador att bättre spåra oroligheter och varna för framtida utbrott.

"Det finns människor som bor på Isabella Island, så att studera och förstå hur dessa utbrott uppstår är viktigt för att hantera farorna och riskerna för lokalbefolkningen, " sa La Femina.