Die meisten Vulkanausbrüche sind geduldige Angelegenheiten. An wenigen Orten – Ätna, Island, Kilauea auf Hawaii – verlässt geschmolzenes Gestein die Erde als Fontänen, die mehrere Hundert Meter hoch steigen können. Was sie antreibt, ist nie geklärt worden. Eine neue Analyse in Science von Forschern des US Geological Survey nutzt eine ungewöhnlich gut instrumentierte Eruptionsfolge, um die Optionen einzugrenzen.
Kilauea verfügt seit Jahren über ein dichtes Messnetz: 35 Stationen, die seismische, infrasonische, geodätische und Gas-Sensoren mit optischen und Wärmekameras verbinden. Die aktuelle Episode baute sich nach einer großen Eruption 2018 auf, die ein unterirdisches Reservoir teilweise entleert hatte. Die Wiederauffüllung beschleunigte sich ab 2019, der Gipfel blähte sich um mehr als 22 Zentimeter pro Jahr auf; 2023 verdoppelte sich die Rate auf 57 Zentimeter pro Jahr, und die Deformation erstreckte sich auf eine benachbarte Caldera. 2024 begleitete ein Erdbebenschwarm die Öffnung eines Schachts und eines 900 Meter langen Risses, aus dem Lava 13 Stunden lang 160 Meter hoch schoss. Weniger als einen Tag später folgte eine zweite Eruption. Bis zum vergangenen Monat zählen die Forscher 52 weitere Fontänen-Eruptionen, die heftigste über 400 Meter hoch.
Zwei Mechanismen konkurrieren in der Literatur. Einer besagt, dass Druck Wasser im Magma gelöst hält, bis es flach genug ist, um schlagartig zu Dampf zu werden; der Dampf zerbricht das Magma, das schneller aufsteigt, wodurch mehr Dampf frei wird – eine Kettenreaktion, die einen Strahl erzeugt. Der andere schlägt vor, dass aus dem Magma entweichendes Kohlendioxid an der Decke der Kammer einen Schaum bildet, der platzt und Magma mitreißt, bis der Vorrat erschöpft ist.
Die neuen Daten stützen das Schaummodell nicht klar. Die Kohlendioxidwerte blieben über den gesamten Eruptionszyklus niedrig. Schwefeldioxid stieg während der Eruptionen und fiel danach, blieb aber durchgehend erhöht – ein Hinweis auf kontinuierlichen Gasverlust aus dem Magma statt auf ein einmaliges Schwellenereignis. Die Belege neigen zu einem dampfgetriebenen Mechanismus, erklären aber nicht, warum ein durchgehend ablaufender Prozess plötzlich Fontänen auslöst, wenn sich die Bedingungen leicht verschieben.
Die Chemie liefert einen zweiten Faden. Magnesiumoxid, ein Indikator für die Magmatemperatur, schwankte über den Zyklus hinweg in einer Weise, die dazu passt, dass Eruptionen ein Reservoir entleeren, das anschließend mit heißerem Material gefüllt wird. Andere Oxide stiegen im Laufe der Zeit, was auf eine eigene Zusammensetzung des nachströmenden Magmas hindeutet.
Ein praktischer Befund sticht hervor: Die Eruptionen wurden aus der Gipfelneigung vorhersagbar. Aufeinanderfolgende Fontänen traten auf, wenn die Neigung ähnliche Werte erreichte; der Schwellenwert sank zwar mit der Zeit, der Abstand zwischen den Eruptionen blieb aber klein. Dieses Muster erlaubte es dem USGS, vor Unruhe Warnungen auszugeben – wertvoll, weil unmittelbar vor dem Wiederbeginn der Fontänen keine klaren seismischen Vorläufer auftraten.
Die Forscher räumen ein, dass sie gern mehr Daten hätten. Gasproben werden üblicherweise im Infrarotbereich genommen, und während einer Fontänen-Eruption geschieht im Infraroten sehr viel; manche Orte waren zu gefährlich für zusätzliche Instrumente, und eine Kamera opferte sich, um Aufnahmen fallender Lava zu liefern. DOI: 10.1126/science.aef2931
