David Alexander Johnston (ur. 18 grudnia 1949 w Chicago, zm. 18 maja 1980 na Mount St. Helens) – amerykański wulkanolog i geolog United States Geological Survey (USGS), który zginął w trakcie erupcji Mount St. Helens w stanie Waszyngton. Był jednym z głównych naukowców zespołu monitorującego wulkan, a jego praca i praca innych naukowców USGS przekonały władze do zamknięcia rejonu Mount St. Helens dla zwiedzających i utrzymania zakazu mimo silnych nacisków na ponowne otwarcie obszaru. W dniu erupcji pełnił dyżur na posterunku obserwacyjnym Coldwater II, oddalonym o około 8 km od krateru. Przez radio przekazał komunikat o jej początku: „Vancouver! Vancouver! This is it!”, po czym zniszczył posterunek. Jego ciała nigdy nie odnaleziono.

Wraz z Harrym Glickenem Johnston jest jednym z dwóch amerykańskich wulkanologów, o których wiadomo, że zginęli w erupcji wulkanicznej. Jego imię noszą dwa obserwatoria wulkanologiczne – jedno w Vancouver, drugie na grzbiecie naprzeciw wulkanu, na którym zginął – a jego życie i śmierć są tematem filmów dokumentalnych, dokudram i książek, w tym biografii z 2019 roku.

Życie i kariera mały|Johnston obsługuje spektrometr korelacyjny, który mierzy promieniowanie ultrafioletowe jako wskaźnik zawartości dwutlenku siarki w gazach uchodzących z Mount St. Helens, 4 kwietnia 1980 r.

Johnston urodził się 18 grudnia 1949 roku w szpitalu Uniwersytetu Chicagowskiego jako syn Thomasa i Alice Johnstonów. Rodzina początkowo mieszkała w Hometown w stanie Illinois, ale wkrótce po jego narodzinach przeprowadziła się do Oak Lawn, gdzie David dorastał razem z siostrą. Ojciec pracował jako inżynier w lokalnym zakładzie, a matka jako redaktorka gazety. David często fotografował dla jej gazety i pisał artykuły do gazetki szkolnej.

Po ukończeniu szkoły średniej rozpoczął studia na University of Illinois Urbana-Champaign. Planował studiować dziennikarstwo, ale zajęcia wprowadzające z geologii tak go zainteresowały, że zmienił kierunek studiów. Jego pierwszym projektem geologicznym była analiza prekambryjskich skał tworzących Upper Peninsula Michiganu, gdzie zbadał pozostałości starego wulkanu: sekwencję zmetamorfizowanych law bazaltowych, gabrowy sill (płaską warstwę zastygłej magmy wciśniętą między warstwy skał) oraz wulkaniczne korzenie w postaci diorytowo-gabrowej intruzji (masy magmy zastygłej pod powierzchnią). To doświadczenie zaszczepiło w nim pasję do wulkanów. Studia ukończył w 1971 roku „z najwyższymi wyróżnieniami”.

Sezony letnie 1971 i 1972 roku Johnston spędził w w Kolorado, pracując z wulkanologiem przy badaniu dwóch wygasłych kalder. Ta praca stała się punktem wyjścia jego studiów magisterskich na Uniwersytecie Waszyngtońskim w Seattle, gdzie skupił się na oligoceńskim andezytowym kompleksie wulkanicznym Cimarron w zachodnim paśmie San Juan. Rekonstrukcja historii erupcyjnej wygasłych wulkanów przygotowała go do badania wulkanów aktywnych. Pierwszy raz zetknął się z czynnym wulkanem podczas geofizycznych pomiarów wulkanu Augustine na Alasce w 1975 roku. Kiedy w 1976 roku Augustine wszedł w fazę erupcji, Johnston pospiesznie wrócił na Alaskę: badania nad Cimarronem zamknął pracą magisterską, a doktorat poświęcił właśnie wulkanowi Augustine. W rozprawie obronionej w 1978 roku wykazał, że (1) mechanizm depozycji spływów piroklastycznych zmieniał się w czasie wraz ze spadkiem udziału pumeksu w ich materiale, (2) magmy zawierały duże ilości lotnych składników – wody, chloru i siarki – oraz (3) podziemne mieszanie się kwaśnych (felsyckich) magm z mniej lepkimi zasadowymi (mafickimi) mogło wyzwalać erupcje. Na wulkanie Augustine Johnston otarł się o śmierć, gdy przed kolejną erupcją jego zespół utknął na wyspie, bo silny wiatr unieruchomił dwa śmigłowce. Dopiero trzeci zabrał badaczy na kilka godzin przed wybuchem.

Latem 1978 i 1979 roku Johnston prowadził badania nad pokrywą piroklastyczną złożoną podczas erupcji Novarupty w 1912 roku w w pobliżu wulkanu Katmai. Ponieważ faza gazowa magmy odgrywa kluczową rolę w napędzaniu erupcji wulkanicznych, Johnston opanował techniki analizy inkluzji szkliwno-fluidalnych (zamkniętych w kryształach mikroskopijnych porcji stopu magmowego i gazu) w fenokryształach (większych kryształach tkwiących w drobnoziarnistej skale) utrwalonych w lawach – inkluzje te dostarczają informacji o gazach obecnych podczas dawnych erupcji. Wulkanolog wspominał, że zręczność, odwaga, cierpliwość i determinacja Johnstona przy fumarolach w kraterze były dla niego „widowiskiem o niezapomnianym pięknie”.

Pod koniec 1978 roku Johnston dołączył do USGS, gdzie monitorował poziom emisji wulkanicznych w Górach Kaskadowych i . Celem tego monitoringu było sprawdzenie, czy zmiany składu gazów wulkanicznych mogą zapowiadać erupcję. Hildreth napisał też: „Sądzę, że najgłębszą nadzieją Dave’a było, by systematyczne monitorowanie emisji fumarolowych pozwoliło wykrywać zmiany charakterystyczne dla okresu poprzedzającego erupcję (…) Dave chciał sformułować ogólny model zachowania magmowych składników lotnych przed eksplozją oraz rozwinąć powiązaną metodykę oceny zagrożeń”. W tym czasie Johnston co lato wracał na wulkan Augustine, a także oceniał potencjał energii geotermalnej Azorów i Portugalii kontynentalnej. W ostatnim roku życia zainteresował się skutkami zdrowotnymi, rolniczymi i środowiskowymi emisji – zarówno wulkanicznych, jak i antropogenicznych – do atmosfery.

Johnston pracował w oddziale USGS w Menlo Park w Kalifornii, ale badania wulkanów prowadził na całym amerykańskim Wybrzeżu Północno-Zachodnim (). Kiedy 15 marca 1980 roku Mount St. Helens wstrząsnęły pierwsze trzęsienia ziemi, Johnston przebywał w pobliżu, na Uniwersytecie Waszyngtońskim. Zaintrygowany perspektywą erupcji skontaktował się z sejsmologiem Uniwersytetu Waszyngtońskiego Stephenem Malone’em. Według Malone’a Johnston dowiedział się o wstrząsach niemal natychmiast, a on sam „zaprzągł go do pracy”. Gdy dziennikarze poprosili o eksperta, który zaprowadzi ich pod wulkan, pojechał z nimi właśnie Johnston. Johnston był pierwszym geologiem, który dotarł na wulkan, i wkrótce kierował w zespole USGS badaniami gazów wulkanicznych.

Erupcja Mount St. Helens

Aktywność prekursorowa mały|Johnston schodzi do krateru Mount St. Helens, by pobrać próbki z jeziora kraterowego, 30 kwietnia 1980 r.

Od ostatniej aktywności w 1857 roku Mount St. Helens pozostawał w dużej mierze uśpiony. Sejsmografy zamontowano dopiero w 1972 roku. Okres 123 lat spokoju zakończył się na początku 1980 roku. 15 marca w rejonie góry wystąpił rój drobnych trzęsień ziemi. Do 21 marca odnotowano ponad sto wstrząsów, ale początkowo nie uznano ich za prekursory erupcji. 20 marca okolicami wulkanu wstrząsnęło trzęsienie ziemi o magnitudzie 4,2, a następnego dnia sejsmolodzy zainstalowali cztery nowe stacje sejsmiczne. Do 24 marca sejsmolodzy nabrali przekonania, że wstrząsy mogą zapowiadać erupcję, a od 25 marca aktywność sejsmiczna gwałtownie wzrosła. 26 marca odnotowano siedem trzęsień o magnitudzie powyżej 4,0, a 27 marca USGS wydała władzom ostrzeżenie o zagrożeniu. 27 marca doszło do erupcji freatycznej (wybuchu pary powstałej z wody gruntowej podgrzanej przez magmę), po której pióropusz popiołu wzniósł się na około 2100 m nad wulkan.

Podobna aktywność utrzymywała się przez kolejne tygodnie. Krater pogłębiał się, a wulkan emitował niewielkie ilości pary, popiołu i tefry (okruchów skalnych wyrzucanych w powietrze). Pióropusze sięgały coraz wyżej, a pod koniec marca dochodziło nawet do stu eksplozji dziennie. Wokół góry zgromadzili się gapie, dziennikarze w helikopterach i wspinacze, licząc na widok erupcji.

17 kwietnia ogłoszono odkrycie wybrzuszenia na północnym zboczu góry (kryptodom). Wznosząca się magma skręciła pod północne zbocze wulkanu, które wybrzuszało się coraz bardziej.

Ostatnie sygnały i główny wybuch Wobec rosnącej aktywności sejsmicznej i wulkanicznej Johnston i pozostali wulkanolodzy z oddziału USGS w Vancouver przygotowali się do obserwacji nadciągającej erupcji. Geolog i współpracownicy od 20 kwietnia rozmieszczali na stokach wulkanu tarcze pomiarowe z odblaskami, a z posterunku obserwacyjnego Coldwater II mierzyli dalmierzem laserowym zmiany odległości do pryzmatu na wybrzuszeniu. Coldwater II, gdzie zginął Johnston, znajdował się około 8 km na północ od krateru. Ku zdumieniu geologów USGS wybrzuszenie powiększało się w tempie od 1,5 do 2,4 m na dobę.

mały|left|Johnston (w środku) pobiera próbki gazów z fumaroli przy grzbiecie wybrzuszenia na północnym stoku Mount St. Helens, 17 maja 1980 r.

Naukowcy badali też gazy wulkaniczne: 14 maja zespół z Dartmouth podał, że emisja dwutlenku siarki wynosiła 10–20 ton na dobę podczas eksplozji i około 1 tony na dobę między nimi. Choć inne zewnętrzne oznaki aktywności słabły, powtarzane pomiary wykazywały niemal stałe tempo deformacji północnego stoku, a badacze spodziewali się potężnej lawiny. Gazu magmowego nie wykryto, choć w kraterze i u szczytu wybrzuszenia pojawiły się nowe fumarole. Ocena zagrożenia wskazywała, że lawina mogłaby zatamować północne ramię , a przerwanie takiej naturalnej tamy wywołałoby groźne powodzie i lahary.

Eksplozje freatyczne, od 27 marca powtarzające się z przerwami, w maju stawały się coraz rzadsze i ustały 15 maja, a krater pozostał spokojny aż do rana 18 maja. Od 14 do 18 maja jedynym sygnałem zagrożenia był stały ruch wybrzuszenia północnego stoku na zewnątrz.

mały|Mount St. Helens dzień przed niszczycielską erupcją, sfotografowany z grzbietu, na którym znajdował się posterunek obserwacyjny Coldwater II

Aktywny Mount St. Helens zasadniczo różnił się od uśpionego: miał wielkie wybrzuszenie i krater szczytowy. W tygodniu poprzedzającym erupcję północna i północno-zachodnia krawędź krateru pokryła się licznymi szczelinami, a cały ten obszar zdawał się osuwać w stronę krateru.

18 maja 1980 roku o godzinie 8:32 czasu lokalnego trzęsienie ziemi o magnitudzie 5,1 wstrząsnęło rejonem góry i wywołało osuwisko zapoczątkowujące główną erupcję. W ciągu kilku sekund wstrząsy oderwały od północnego stoku i szczytu 2,7 km³ skał, które utworzyły gigantyczne osuwisko – największe znane osuwisko subaerialne (lądowe) w historii obserwacji. Po utracie ciężaru nadległych skał Mount St. Helens zaczął gwałtownie emitować parę i inne gazy wulkaniczne, a kilka sekund później doszło do wybuchu bocznego, który skierował spływy piroklastyczne w dół zboczy z prędkościami zbliżonymi do prędkości dźwięku; potem dołączyły do nich lahary (spływy błotne z materiału wulkanicznego i wody). W ostatnim zgłoszeniu przez radio Johnston nadał: „Vancouver! Vancouver! This is it!”. Spływ piroklastyczny przykrył posterunek Coldwater II około półtorej minuty po pierwszych eksplozjach. Wkrótce potem nagranie radiowe innej ofiary erupcji – krótkofalowca , przebywającego dalej na północ niż Johnston – potwierdziło, że erupcja pochłonęła Coldwater II. Gdy wybuch ogarniał posterunek Johnstona, Martin powiedział spokojnie: „Panowie, kemper i samochód stojący na południe ode mnie są przykryte. To uderzy też we mnie”, po czym jego radio również zamilkło.

Zasięg, prędkość i kierunek lawiny oraz spływów piroklastycznych, które pochłonęły Johnstona, Martina i inne ofiary, odtworzyli w 1984 roku i Carl J. Rice w pracy wydanej przez Komitet Studiów Geofizycznych . Chronologię pierwszych minut erupcji ustalili z satelitarnych danych w podczerwieni i fotografii wykonanych przez ocalałych, m.in. serii zdjęć z Mount Adams, położonego około 53 km na wschód od wulkanu. Na tej podstawie sporządzili mapę położenia czoła spływu piroklastycznego w półminutowych odstępach, z zaznaczonym posterunkiem Coldwater II i pozycją Martina.