Det finns några stora sköldvulkaner i världshaven där lavan vanligtvis inte kastas ut ur kratern vid våldsamma explosioner, men rinner långsamt ur marken från långa sprickor. Vid det senaste utbrottet av vulkanen Sierra Negra på Galapagosöarna, som ligger strax under tusen kilometer utanför Sydamerika i Stilla havet, en av dessa sprickor matades genom en böjd väg i juni 2018. Denna 15 kilometer långa väg, inklusive knäcken, skapades genom växelverkan mellan tre olika krafter i underjorden, Timothy Davis och Eleonora Rivalta från GFZ German Research Center for Geosciences i Potsdam, tillsammans med Marco Bagnardi och Paul Lundgren från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, nu förklara utifrån datormodeller i journalen Geofysiska forskningsbrev .

Redan före utbrottet, geovetenskapsmännen i Kalifornien hade i radarsatellitdata sett att ytan på flanken på den 1140 meter höga vulkanen Sierra Negra hade buktat till en höjd av cirka två meter:denna utbuktning, cirka fem kilometer bred, sträckte sig från kraterkanten cirka tio kilometer i väst-nordvästlig riktning och vände i rät vinkel mot nord-nordost nära kusten. Timothy Davis och hans team fick då reda på vad denna struktur och dess förvirrande böj handlade om med hjälp av datormodeller.

Driving Force 1:Hotspot under Galapagosöarna

Som med många andra vulkaner i mitten av världens hav, en "hotspot" är gömd under Galapagosöarna. I minst 20 miljoner år har het sten har stigit långsamt djupt inifrån jordens inre, som en fast, men svårformad plasticin. Som en blåslampa, denna hotspot, upp till 200 kilometer bred, smälter sig igenom jordens fasta skorpa. Denna heta magma är lite lättare än den fasta klippan runt den, så den fortsätter att stiga tills den samlas i ett stort hålrum cirka två kilometer under kratern i vulkanen Sierra Negra. "Med en diameter på cirka sex kilometer och en tjocklek på högst en kilometer, denna magmakammare liknar en överdimensionerad pannkaka av smält sten, "Timothy Davis beskriver denna struktur.

Driving Force 2:Vulkanen på vulkanen

Under de nästan 13 åren sedan det senaste utbrottet i oktober 2005, mer och mer magma har flödat in i kammaren underifrån. Där, trycket steg och lyfte kratergolvet upp till 5,20 meter. Dock, den samlade magmassornas enorma kraft sökte en annan utväg. Djupt under jorden, det viskösa berget kröp sakta i väst-nordvästlig riktning. En annan kraft spelar en viktig roll här:den enorma vikten av vulkanens bergmassor pressar uppifrån på det magmaflöde som just bildas. När sköldvulkanen blir plattare och plattare mot utsidan, trycket där minskar också. När det smälta berget pressas i riktningen med lägre tryck, den sväller långsamt utåt i ett magmaflöde som är fyra kilometer brett men bara cirka två meter högt.

Driving Force 3:flytkraft

Nära kusten, den plattande sköldvulkanen pressar allt svagare på den nu nästan tio kilometer långa magmakorridoren djupt under ytan. Där, en tredje kraft får övertaget. Magman är mycket lättare än berget runt passagen och förhindrades tidigare endast att svälla av den överliggande vikten av sköldvulkanen. Nära kusten, dock, denna flytkraft blir starkare än bergets tryck ovanifrån. Dessutom, magmabacken där lutar cirka tio grader i djupet. Tillsammans, dessa krafter ändrar riktningen i vilken det viskösa berget pressas och magmabacken böjer sig mot nord-nordost.

Stenen spricker, vulkanen bryter ut

Fortfarande, magmasvullnaden under kratern fortsätter att öka trycket tills den uppåtpressande smälta massan börjar spricka berget runt magmapassagen. Med högst gånghastighet, denna magmafyllda spricka (vallen) färdas djupt under jorden mot kusten. "Magma som stiger upp från sprickan når ytan efter några dagar och fortsätter att flöda dit som lava, som stelnar efter en tid, "Timothy Davis förklarar det efterföljande förloppet av vulkanutbrottet.

Viktig förutsättning för förutsägelse och minimering av faror

För första gången, geofysikern kunde simulera en så krånglig magmautbredningsväg som matade ett utbrott och bestämde krafterna som styr detta. Timothy Davis och Eleonora Rivalta, tillsammans med sina kollegor i Kalifornien, har därmed lagt viktiga grunder för forskning om sådana sprickutbrott. Och de har tagit ett avgörande steg mot att förutsäga sådana utbrott och därmed minska de faror de medför.