科学者たちは、ハワイ島で数百棟の家屋を破壊した2018年のキラウエア火山の噴火の原因を、強烈で持続的な降雨という意外な原因に求めている。
水曜日にネイチャー誌に掲載された新たな研究によると、噴火前の数か月間に降った過度の降雨により、カルデラのマグマだまり付近の岩盤支持構造が崩壊し、溶岩が地表に這い上がって噴出したという。
マイアミ大学の地質学者ジェイミー・ファーカーソン氏と共同執筆したこの研究は、キラウエア火山をはじめとする火山の噴火の時期と頻度を予測する新たな方法を提案している。とはいえ、過剰な降雨は噴火につながる多くの誘因の一つであり、これは水晶玉のようなものではない。
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2018年のプナ山下部噴火は5月初旬に始まりました。キラウエア火山の東リフトゾーン下部に巨大な亀裂が広がり、大量の溶岩が噴出しました。有毒ガスと迫りくる溶岩の脅威にさらされた地元住民は、家から避難せざるを得ませんでした。約4ヶ月後に噴火が終息するまでには、数百もの建造物が破壊され、ハワイの海岸線は一変しました。
降雨が地震活動と火山活動の両方に影響を与える可能性は、科学者たちが以前から考えてきたことですが、これらの影響は地表近くの地域にしか及ばないことが分かっていました。今回の新たな論文は、降雨が地下深くの構造に影響を及ぼす可能性があることを示唆している点で重要です。
「地球の地下の水分量の変化が地震や地滑りを引き起こすことは知られていました。そして今、それが火山噴火も引き起こす可能性があることが分かりました」と、本研究の共著者であり、マイアミ大学の地球物理学者であるフォーク・アメルング氏はプレスリリースで説明した。「マグマの圧力を受けると、湿った岩石は乾いた岩石よりも簡単に壊れます。実に単純なことです。」
2018年のキラウエア火山噴火の直接的な原因は不明であったため、ファーカソン氏とアメルング氏は降水量が要因の一つである可能性を調査しました。地上データと衛星データの両方を用いて、著者らは噴火前の数ヶ月間に「異常に多い降水量」と論文で表現されている現象を記録しました。
研究によると、この水の多くは、多孔質の火山岩のために火山の地下層を伝って流れ落ちた。その結果、岩石が弱体化し、地表深部やマグマだまり周辺の地下水圧が上昇した。著者らは、得られた降水量データを用いたモデルを用いて、2018年の噴火前のマグマだまり付近の地下水圧が半世紀で最高であったことを示した。
この流体圧力は火山を弱体化させ、深部で構造的な崩壊を引き起こしました。この解釈によれば、マグマは弱体化した岩石を突き破り、上昇して地表を突き破ったと考えられます。
興味深いことに、この理論は、噴火前の数か月間に火山に大きな隆起が見られなかった理由も説明しています。
「噴火は、マグマだまり内の圧力が周囲の岩石を破壊し、マグマが地表に噴出するほど高くなったときに起こります」とアメルング氏は述べた。「この圧力上昇により、地面は数十センチメートル膨張します。噴火の前年には顕著な膨張は見られなかったため、私たちは別の説明を考え始めました。」
著者らはまた、1790年まで遡る降雨量と噴火の記録データを調べ、キラウエアの歴史的分析を行った。その結果、噴火の約60％が乾季よりも短い雨季に発生したことが判明した。
カリフォルニア大学バークレー校の惑星科学者マイケル・マンガ氏は、付随するニュースと見解の記事の中で、この新しい理論はもっともらしいが、火山活動の複雑さと多面性を考えると、鵜呑みにしない必要があると述べた。
「彼らのモデルで計算された圧力変化は小さく、潮汐による応力よりも小さい」と彼は書いている。「しかし、岩石がすでに破壊寸前であれば、そのような変化は破壊を引き起こすのに十分かもしれない。」
断層破壊が水圧の変化によって発生するかどうかについては、「依然として不確実である」とマンガ氏は述べた。彼は続けてこう述べた。
2018年に東部リフトゾーン下部から最初に噴出したマグマは古く、おそらく1955年の噴火の残骸であったため、リフトゾーンは既に高温であったことが示唆されます。その結果、リフトゾーンの地下水は浅い深さでは蒸気、より深い深さでは超臨界流体（明確な液体または気体相ではなく、両方の性質を持つ物質）であった可能性があります。蒸気と超臨界流体の両方の高い圧縮性は、著者らのモデルにおける圧力変化の規模を緩和し、崩壊の可能性を低下させると考えられます。
マンガ氏は、他の火山で同様のパターンが現れるかどうかを他のアーカイブデータで調べることで、この新理論を検証できると考えている。もしこれが確認されれば（現時点ではまだ大きな「仮定」ではあるが）、この新たな研究は、火山噴火の時期と頻度を予測するための、これまで十分に評価されていなかったシグナルを浮き彫りにする可能性がある。
気候変動が既に多くの地域で豪雨の発生確率を高めていることを考えると、これは適切な研究課題です。例えば、同じハワイ諸島のカウアイ島は、キラウエア火山の噴火が始まる1ヶ月前に、米国の日降水量記録を更新しました。突飛な話に聞こえるかもしれませんが、地球温暖化は火山活動の活発化に寄与している可能性があり、研究者たちはこの可能性を認識しています。
「アイスランドの氷床の融解が火山活動の生産性の変化につながったことが示されています」とファーカーソン氏は述べた。「現在進行中の気候変動は降水パターンの変化をもたらすと予測されており、火山活動のパターンにも同様の影響を与える可能性があると考えています。」
