Forskare från University of Miami (UM) Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science analyserade markrörelser uppmätta med Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) satellitdata och GPS-stationer för att exakt modellera var magma trängde in och hur magmainflödet förändrades över tiden, samt var förkastningar under flankerna rörde sig utan att generera betydande jordbävningar. GPS-nätverket drivs av U.S. Geological Survey's Hawaii Volcano Observatory.

"En jordbävning av magnituden 6 eller större skulle lindra stressen som orsakas av inflödet av magma längs ett subhorisontellt förkastning under vulkanens västra flank, " sa Bhuvan Varugu, en Ph.D. kandidat vid UM Rosenstiel School och huvudförfattare till studien. "Den här jordbävningen kan utlösa ett utbrott."

Forskarna fann att under 2014-2020 trängde totalt 0,11 kilometer3 av ny magma in i en dikliknande magmakropp belägen under och söder om toppcalderan, med den övre kanten på 2,5–3 kilometers djup under toppen. De kunde fastställa att magman 2015 började expandera söderut, där den topografiska höjden är lägre och magman hade mindre arbete att göra mot det topografiska trycket. Efter att magmaflödet avtog 2017, inflationscentret återgick till sitt tidigare horisontella läge 2014-2015. Sådana förändringar av en magmakropp har aldrig observerats tidigare.

"På Mauna Loa, flankrörelser och utbrott är i sig relaterade, ", sa Varugu. "Inflödet av ny magma började 2014 efter mer än fyra års rörelse mot havet av den östra flanken - vilket öppnade utrymme i sprickzonen för magman att tränga in."

Forskarna fann också att det fanns rörelser som inte var förknippade med en jordbävning längs ett nästan horisontellt förkastning under den östra flanken, dock, ingen rörelse upptäcktes under den västra flanken. Detta fick forskarna att dra slutsatsen att en jordbävning under den västra flanken är på väg. Rörelser längs nästan horisontella förkastningar under flankerna är väsentliga kännetecken för en långvarig vulkantillväxt.

Kommer vulkanen att få utbrott inom en snar framtid? "Om magmainflödet fortsätter är det troligt, men inte nödvändigt, " säger Varugu. "Den topografiska belastningen är ganska tung, magman kunde även fortplanta sig i sidled genom sprickzonen".

"En jordbävning kan förändra spelet, sa Falk Amelung, en professor vid UM Rosenstiel Schools institution för marin geovetenskap och senior författare till studien. "Det skulle frigöra gaser från magman jämförbart med att skaka en läskflaska, genererar ytterligare tryck och flytkraft, tillräckligt för att bryta stenen ovanför magman."

Enligt forskarna finns det många osäkerheter. Även om stressen som utövades längs förkastningen är känd, storleken på jordbävningen kommer också att bero på storleken på den förkastning som faktiskt kommer att brista. Dessutom, Det finns inga tillgängliga satellitdata för att fastställa rörelser före 2002.

"Det är ett fascinerande problem, sade Amelung, "Vi kan förklara hur och varför magmakroppen förändrats under de senaste sex åren. Vi kommer att fortsätta observera och detta kommer så småningom att leda till bättre modeller för att förutse nästa utbrottsplats."

Stående 9 kilometer hög från basen på havsbotten till toppen, Mauna Loa är den största vulkanen på jorden. I utbrottet 1950, det tog bara tre timmar för lavan att nå Konakusten. Sådana snabba flöden skulle lämna mycket lite tid att evakuera människor i vägen för dess lava. Ett annat stort utbrott av Mauna Loa inträffade 1984.

Kombinationen av jordbävningar och utbrott är inget ovanligt. Utbrottet 1950 föregicks av en jordbävning med magnituden 6,3 tre dagar innan, och följdes av en jordbävning med magnituden 6,9 mer än ett år senare. Utbrottet 1984 föregicks av en jordbävning med magnituden 6,6 fem månader tidigare.

Satellitdata förvärvades av de italienska Cosmo-Skymed-satelliterna inom ramen för Geohazard Supersites and Natural Laboratories (GSNL) initiativ från Group on Earth Observation (GEO), en internationell paraplyorganisation för att förbättra användningen av jordobservation för samhällsnytta. Flera rymdorganisationer slår samman sina satellitresurser för att möjliggöra nya studier av farliga vulkaner. Andra vulkansuperplatser inkluderar den isländska, Ecuadorianska och Nya Zeelands vulkaner samt Italiens Etna.