Дослідження магматичного резервуара гавайського вулкана Мауна-Лоа, розташованого на глибині 1,5 км, розкрило механізми, які можуть сприяти більш точному прогнозуванню вивержень.
Мауна-Лоа, найбільший активний вулкан на Землі, займає половину острова Гаваї, а його обсяг лави становить приблизно 75 тисяч кубічних кілометрів. Починаючи з 1843 року, тут відбулося 34 задокументованих виверження, останнє з яких розпочалося 27 листопада 2022 року, після інтенсивного сейсмічного тремтіння. Протягом 13 днів вулкан викидав рідку лаву та вулканічні гази через тріщини, які розходилися від кальдери Мокуавеовео, завдаючи небезпеки місцевим населеним пунктам і шляхам сполучення.
Перед виверженням 2022 року Мауна-Лоа залишався неактивним 38 років, що ускладнювало прогнозування його активності через обмежену кількість сучасних даних. За останні два десятиліття було зафіксовано періодичне зростання сейсмічної активності та деформацій поверхні, але передбачити конкретний час майбутнього виверження було складно. Відсутність детального аналізу складу вивержених продуктів за попередні століття також обмежувала розуміння природи цих процесів.
Вулканолог Кендра Лінн із Гавайської вулканічної обсерваторії та її колеги проаналізували хімічну структуру кристалів олівіну та енстатиту, знайдених у викидах останнього виверження. Вони вивчали зміни співвідношення магнію і заліза в кристалах, які утворюються внаслідок «дифузійного відновлення рівноваги», що виникає під час міграції магми. Це дозволило оцінити час перебування магми у верхньому резервуарі, який тривав близько двох місяців перед виверженням.
Зіставлення цих результатів із даними сейсмічного та геодезичного моніторингу показало, що активізація почалася в середині вересня 2022 року. Сейсмічні спостереження реєстрували різке зростання кількості землетрусів, особливо на малих глибинах, а вимірювання GPS показували збільшення відстаней між контрольними точками. Це свідчило про накопичення магми у верхньому резервуарі, що спричинило деформацію поверхні перед виверженням.
Науковці також з’ясували, що магма почала підійматися із глибини близько 45 км до проміжного резервуара на 13-14 км, а звідти переходила до верхнього резервуара на глибині 1,5 км. Саме тут, перед виверженням, вона утворювала кристали з характерною хімічною зональністю. Крім того, газовий аналіз шлейфу після початку виверження підтвердив наявність великої втрати вуглекислого газу в початковий період дегазації.
Синтез даних геохімії, петрології та інструментального моніторингу створює нові можливості для довгострокового прогнозування вивержень. Зокрема, синхронні зміни в GPS-даних і нахилі земної поверхні, поряд зі зростанням сейсмічної активності, можуть свідчити про накопичення магми і слугувати передвісниками виверження. Такі методики дозволять поліпшити моделювання процесів у магматичних системах і сприяти більш точному розумінню їхнього функціонування.