Vulkaanuitbarstingen beter begrepen, dankzij de ruimtevaart

In september 2005 zorgde een vulkanische uitbarsting in de Afar-woestijn in Ethiopië ervoor dat magma doorheen gesteentelagen door een spleet naar boven kwam. Dit verschijnselen is ook bekend onder de Engelse term dyke (of dike, afgeleid van het Nederlandse woord 'dijk'. Het gevolg was een 60 kilometer lange scheur in de aardkorst. De volgende vier jaar ontstonden in hetzelfde gebied nabij de Rode Zee nog 12 van dergelijke dykes.

Onderzoekers uit het Verenigd Koninkrijk, de Verenigde Staten en Ethiopië gebruikten de radar aan boord van de ESA-satelliet Envisat om de voortdurende activiteit rond de scheur in de gaten te houden als gevolg van de oorspronkelijke dyke. Ze onderzochten of de druk in de bodem in verband kon worden gebracht met de locaties van de 12 latere dykes.

Wanneer magma – dat 'lava' wordt als het aan de oppervlakte komt – door ondergrondse kamers beweegt, zorgt het voor veranderingen aan het oppervlak. Gebieden verzakken als het weg beweegt en stijgen als het naar boven komt. Aan de hand van deze vervormingen van het aardoppervlak kunnen de spanningen in de aardkorst worden geschat.

Om deze veranderingen aan het oppervlak nabij elke dyke gedurende de hele gebeurtenis te kunnen waarnemen maakten de onderzoekers gebruik van Synthetic Aperture Radar Interferometry (InSAR) met satellietgegevens die tussen 2005 en 2009 rond de oorspronkelijke dyke werden verzameld. Zo konden ze zogenaamde interferogrammen tot stand brengen.

Met InSAR worden twee of meer radarbeelden van eenzelfde locatie gecombineerd op zo'n manier dat men heel nauwkeurige metingen kan uitvoeren – met een nauwkeurigheid van enkele millimeter – van bewegingen van de bodem in de tijdspanne tussen de opnamen.

Door ze te combineren met gps-gegevens ontdekten onderzoekers dat de latere uitbarstingen ermee verband hielden.

Volgens het onderzoek, waarvan de resultaten deze maand in het tijdschrift Nature Geoscience worden gepubliceerd, zijn de posities van de dykes niet willekeurig. Bij negen van de 12 dykes die ontstonden na de oorspronkelijke gebeurtenis bevindt minstens de helft van de opening zich in gebieden die door de vorige dyke uit elkaar werden gerukt.

Hoofdauteur is Dr Ian Hamling van het International Centre for Theoretical Physics (vroeger bij University of Leeds). 'Dit resultaat wijst erop dat veranderingen in de spanningen als gevolg van een nieuwe dyke een invloed hebben op de locatie van nieuwe gebeurtenissen. Daarom zouden de vervormingen aan het aardoppervlak routinematig in de gaten moeten worden gehouden, zodat we beter kunnen waarschuwen voor vulkaanuitbarstingen.'

'Weten wat de toestand is van deze spanningen zal je niet zeggen wanneer een uitbarsting zal plaatsvinden, maar zal wel een beter idee geven van waar de uitbarsting hoogstwaarschijnlijk gebeurt.'

Deze gebeurtenis werd vergeleken met een gelijkaardige reeks intrusies van dykes die in Ijsland werden waargenomen tijdens een periode van aardbevingen in het Kraflasysteem tussen 1975 en 1984. Volgens het onderzoek is het waarschijnlijk dat, met een voortdurende toevloed van magma, dykes zullen blijven ontstaan tot de spanningen volledig verdwenen zijn.

'Deze bevindingen zijn uniek en zullen ons helpen de plaats van toekomstige uitbarstingen beter te kunnen voorspellen zodat autoriteiten op tijd kunnen waarschuwen voor evacuaties', aldus medeauteur Dr Tim Wright van de University of Leeds.

'Door de regelmatige passages van de satelliet Envisat konden we een unieke set gegevens tot stand brengen. Zonder deze gegevens hadden we het idee dat spanningen de locatie van toekomstige vulkanische activiteit bepalen niet testen.'