研究者らは、火山の導管内のせん断力が、圧力低下とは無関係にマグマ中でガス泡の形成を引き起こすことを発見した。このメカニズムは、一部のガス豊富な火山が激しい噴火ではなく穏やかな溶岩流を生む理由を説明するのに役立つ。Science誌に掲載されたこれらの知見は、噴火予測モデルを改善する可能性がある。
火山噴火の強度は、上昇するマグマ中で形成されるガス泡の数とタイミングに依存する。伝統的に、科学者たちは泡が主に上昇中の圧力低下によって生じると考え、シャンパンを開栓するようなものだと考えていた。しかし、このモデルは、ワシントン州のセント・ヘレンズ山やチリのキサプのように、高度に爆発性のガス豊富なマグマを含みながらもゆっくりした溶岩流を放出した火山の事例を説明できなかった。
ETH ZurichのOlivier Bachmannを含む国際チームは、せん断力を主要な代替メカニズムとして特定した。2025年11月21日にScience誌に掲載された彼らの研究では、導管内のマグマの移動——摩擦により壁付近で遅くなる——が溶融岩をこね、たとえ高圧下でも泡の核生成を引き起こす様子を記述している。「私たちの実験では、せん断力によるマグマ内の移動が、圧力低下なしでもガス泡を形成するのに十分であることが示された」とBachmann氏は述べた。
マグマを模した二酸化炭素注入液を使用した実験室テストは、閾値を超えるせん断がガス飽和混合物で特に急速に泡を生成することを確認した。シミュレーションはさらに、泡が導管壁付近で優先的に形成され、逃避チャネルに合体して早期ガス放出を可能にすることを明らかにした。高ガス含有マグマの場合、これにより圧力蓄積が防がれ、穏やかな流れが生じる。「マグマに含まれるガスほど、泡形成と成長に必要なせん断力が少なくなる」とBachmann氏は説明した。
逆に、低ガスマグマでの突然のせん断は泡を急激に増加させ、上昇を加速して爆発を引き起こす可能性がある。1980年のセント・ヘレンズ山の出来事はこの例だ：初期のせん断誘起脱ガスがゆっくりした溶岩ドームを生んだが、その後の地滑りが急速な圧力低下と爆発を引き起こした。「したがって、高ガス含有にもかかわらず一部の粘性マグマが爆発せずに穏やかに流出する理由を説明できる。これは長年私たちを悩ませてきた謎だ」とBachmann氏は指摘した。
これらの洞察は、多くの粘性マグマ火山が想定より効率的に脱ガスしていることを示唆する。モデルにせん断を組み込むことで、ハザード予測が向上する可能性がある。「火山の危険潜在力をより良く予測するためには、火山モデルを更新し、導管内のせん断力を考慮する必要がある」とBachmann氏は促した。