Galápagosöarna har spelat en historisk roll sedan Charles Darwins besök ombord på HMS Beagle 1835. Idag, ett team av forskare, inklusive från University of Miami (UM) Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science, studerat ett stort utbrott i skärgården för att få nya insikter om hur vulkaner beter sig och skulle kunna hjälpa till att förutse framtida händelser.

Studien ger den första detaljerade beskrivningen av ett vulkanutbrott från Sierra Negra som hittades på Isla Isabela - den största av Galápagosöarna och hem för nästan 2, 000 personer.

Resultaten, publiceras i Naturkommunikation , avslöja hur vulkanen blåstes upp och sprack innan den bröt ut och fångar en ny detaljnivå för alla utbrott från en vulkan på öarna.

Nätverk av markbaserade seismiska och GPS-övervakningsstationer, och satelliter, fångat data för 13 år innan Sierra Negras utbrott, i juni 2018.

Vulkanens yta steg under denna tid, vilket indikerar en gradvis ansamling av smält sten – känd som magma – som finns i en reservoar under vulkanen. Signalerna var bland de största som någonsin registrerats vid en vulkan av denna typ, säger experter.

Galápagosöarnas avlägsna läge, i Stilla havet, cirka 1000 kilometer utanför Ecuadors kust, betyder att det fanns stora luckor i forskarnas förståelse av de vulkaniska processer som bildade dem och kontrollerar deras aktivitet.

Detta utbrott gav en sällsynt möjlighet att fylla några av luckorna, säger forskare. Ett internationellt team integrerade geofysiska data med analys av den utbrutna lavans kemiska sammansättning. De fick stöd i att göra det av Parque Nacional Galápagos.

"Upptakten till utbrottet var mycket spännande, sa Falk Amelung, professor i marin geovetenskap vid UM Rosenstiel School och medförfattare till studien. "Ett halvår tidigare såg vi från våra satellitdata att calderagolvet höjdes med en hastighet av 10 centimeter i månaden. Så höga inflationssiffror ses sällan vid aktiva vulkaner."

Sierra Negras utbrott fortsatte i nästan två månader, sprutade ut lavaflöden som sträckte sig 10 miles till öns kust. Nya jordbävningar följde med utbrottet och tömningen av magma-reservoaren.

Efter utbrottet, kullarna inom en sex mil bred hålighet vid vulkanens topp – känd som en caldera – var nästan två meter högre. Detta fenomen, känd som caldera resurgence, är viktigt för att förstå när och var utbrott inträffar, säger forskare. Dock, det är sällsynt och har aldrig observerats i denna utsträckning tidigare.

Teamet upptäckte också att den stigande magman permanent lyfte vad de kallar en "fälldörr" i golvet i kalderan. Detta höjde dess yta och, i ett komplext samspel, utlöste stora jordbävningar som ledde till utbrottet.

Utbrottet 2018 var en stark påminnelse om det potentiella hotet mot liv, försörjning, och det ikoniska djurlivet på Galápagos – inklusive den långsamt rörliga jättesköldpaddan och landleguanen – sa forskarna.

Denna nya förståelse av vulkanbeteende kommer att göra det möjligt för lokala forskare att spåra utvecklingen av vulkanisk oro före framtida utbrott och kommunicera varningar till lokala myndigheter och allmänheten.

"2018 års utbrott av Sierra Negra var en riktigt spektakulär vulkanisk händelse, förekommer i det "levande laboratoriet" på Galápagosöarna, " sa Andrew Bell från University of Edinburghs School of GeoSciences som ledde forskningen.

"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."

Galápagos Isla Isabela är också destinationen för UM Rosenstiel Schools UGalapagos Study Abroad-program, vilken Sierra Negra-vulkan är en av flera geologiska studiebesök där eleverna fick tillfälle att på egen hand se en vulkan som visar tecken på betydande oro.