Phlegräische Felder: Neues vom Magma

Die Phlegräischen Felder (Campi Flegri) bereiten den Vulkanologen des INGV Neapel weiterhin Kopfzerbrechen. Der Caldera-Vulkan gilt als wesentlich bedrohlicher als der bekannte Vesuv. Beide Vulkane sind von Neapel nur ein Katzensprung entfernt und liegen am Rande von Ballungsgebieten. Während es derzeit keine Anzeichen dafür gibt, dass der Vesuv bald aus seiner Ruhe erwacht, sieht es mit den Phlegräischen Feldern anders aus!

Ein Team der ETH Zürich lieferte neue Forschungsergebnisse und damit einen weiteren Puzzle-Stein zum Verständnis des Caldera Vulkans, dessen Geheimnisse noch lange nicht enträtselt sind.

Die Forscher-Gruppen um Francesca Forni vom Institut für Geochemie und Petrologie, hatte für seine Untersuchung etliche Gesteinsproben der Phlegräischen Feldern analysiert. Die Proben stammten von verschiedenen Ausbrüchen. Darunter befanden sich Gesteine, die bei der Eruption vor 39.000 Jahren entstanden. Dieser Ausbruch hatte einen VEI 7 und gilt als Supervulkan-Eruption. Es wurden auch Gesteinsproben von mehreren kleinen Vulkanausbrüchen analysiert, einschließlich der bisher letzten Eruption im 16. Jahrhundert.

Die Forscher ermittelten eine Abfolge unterschiedlicher Magma-Arten aus denen die vulkanischen Gesteine entstanden. Das Magma veränderte über die Zeit seinen Chemismus. Es reifte im Magmenkörper unter dem Vulkan. So konnten die Wissenschaftler eine chemische Signatur erstellen, welche sie mit großen Ausbrüchen korrelieren konnten.

Das beunruhigende Ergebnis der Arbeit zeigt, dass bei der bisher letzten Eruption im Jahre 1538 bereits eine Magma-Art in Aktion trat, welche vor den letzten katastrophalen Eruptionen gefördert wurde. Damit scheint sich anzudeuten, dass der nächste Ausbruch bereits ein katastrophales Großereignis werden könnte, wie jenes, welches zur Calderabildung führte.

Die Folgen wären nicht nur für den Großraum Neapel verheerend. Die Stadt Pozzuoli würde praktisch vernichtet werden, genauso große Teile des Golfs von Neapel. Je nach Windrichtung könnte sich die Eruption noch in mehr als Tausend Kilometern Entfernung auswirken. Der Flugverkehr käme langfristig zum erliegen und das Klima würde beeinträchtigt werden. Und es gibt teils alarmierende Anzeichen, dass sich die Phlegräischen Felder auf eine Eruption vorbereiten: der Boden hebt und senkt sich, zuletzt um 40 cm. Die Häuser der Altstadt von Pozzuoli wurden durch diese Bodendeformationen beschädigt und mussten saniert werden. es gibt immer wieder Erdbebenschwärme und in der Solfatara zischen heiße Fumarolen. Allerdings gab es diese Anzeichen bereits zu Zeiten der Römer und es ist völlig unklar, ob die nächste Eruption im nächsten Monat erfolgt, oder erst im nächsten Jahrtausend.

Pompeji und Vesuv: neue Datierungen

Ging die Welt an einem anderen Tag unter? Diese Frage stellen sich nun Archäologen, die in der römischen Ruinenstadt Pompeji graben. Neue und alte Erkenntnisse liefern Hinweise darauf, dass der Vesuv nicht am 24. August 79 n.Chr. ausbrach, sondern erst am 17 Oktober! Der entscheidende Hinweis stammt von einer Kohleinschrift eines Arbeiters, die jüngst bei Ausgrabungen in einem Haus entdeckt wurde. Die Inschrift ist datiert mit „vom 16. Tag vor den Kalenden des November“, was dem heutigen 17. Oktober entspricht.

Die neu entdeckte Inschrift in Pompeji. Sie lautet übersetzt: „17. Oktober gab er sich exzessiv dem Essen hin“ © Dr. Sophie Hay/Massimo Osanna, via Twitter

Bereits zu Beginn der Grabungen in Pompeji wurden Früchte auf einem Tisch entdeckt, die erst im Herbst reif sind. Auch andere Lebensmittel wie Kastanien und Granatäpfel zeugen von einem späteren Ausbruch. Doch überlieferte Augenzeugenberichte datierten den Ausbruch auf den 24. August. Nun stellt sich die Frage, welches Datum stimmt? Mittlerweile glauben die Wissenschaftler, dass mittelalterliche Übersetzungen der Briefe von Plinius dem Jüngeren falsch waren. Möglicherweise wurde der altrömische Kalender 1:1 in den Übersetzungen übernommen, was zu der 2-monatigen Abweichung führte. In der Folge müssen einige Geschichtsbücher wohl neu geschrieben werden.

Interessanter Weise wurde die neue Entdeckung am Jahrestag des vermeintlichen neuen Untergangs-Datums publiziert. Zufall, oder wohl platzierte public relations? Die Ausgrabungen von Pompeji werden jährlich von mehr als 3 Millionen Neugierigen besucht. Trotzdem wurde oft darüber berichtet, dass der Stadt ein erneuter Untergang droht: für notwendige Restaurierungsarbeiten und Schutz der Ruinenstadt fehlt das Geld. Bisher wurden ca. 2/3 von Pompeji ausgegraben und nur ein Teil der Ruinen sind für Besucher zugänglich. Das Haus mit der Inschrift befindet sich in der Region V, im Nordosten von Pompeji. Region V ist für Besucher nicht zugänglich und zum größten Teil noch nicht ausgegraben.

Im Mai dieses Jahres wurde ein Skelett entdeckt, welches von den dramatischen Umständen der Katastrophe zeugt: ein Mann wurde auf der Flucht scheinbar von einem herabstürzenden Steinquader erschlagen. Einige Tage später fand man den Kopf des Opfers. Er war unversehrt und wurde nach seinem Tod abgetrennt. Zudem wurde unter der Fundstelle ein alter Tunnel entdeckt. Die anfängliche These, dass der Mann von dem Steinblock erschlagen wurde, musste revidiert werden: vermutlich hatten Grabräuber, oder frühe Archäologen einen Tunnel gegraben, in dem der Oberkörper des Mannes gerutscht war. Der Steinquader landete erst auf dem Körper des Mannes, nachdem dieser schon tot war. Die neue Diagnose lautet: Tod durch ersticken.

Archäologin Valeria Amoretti und das Skelett. Der Mann wurde auf der Flucht von einem Steinquader erschlagen. © Ciro Fusco via spiegel-online.de

Forschungsflugzeug untersucht Luftraum auf Vulkanasche

Nach langen Jahren der Vorbereitung geht nun ein europäisches Forschungsprojekt an den Start: EUNADICS. Ziel des Projektes, an dem 12 EU-Staaten beteiligt sind, ist es die Luft auf schädlichen Partikeln zu untersuchen. Bei diesen Partikeln könnte es sich um Vulkanasche handeln, aber auch um anderes Schadstoffe. In einem österreichischen Militärflugzeug vom Typ Pilatus PC 6 wurde nun eine Versuchsapparatur vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) montiert.

Die Pilatus PC 6 der österreichischen Armee. © Bundesheer / Clemens Schwarz

Die Versuchsmessungen werden unter Leitung von Oberst Michael Pernsteiner durchgeführt. Er erklärt, dass für die Tests ein seltener, aber ungefährlicher Stoff freigesetzt wird, welcher von dem Messgerät an Bord der Pilatus PC-6 detektiert werden soll.  Das Flugzeug fliegt dabei durch eine Partikelwolke und je nach Konzentration der Partikel in der Luft, sollen zuvor erstellte Computermodelle über die Ausbreitung der Partikelwolke verifiziert werden.

Ziel des EUNADICS-Projektes ist es, ein EU-weites Informationsnetzwerk aufzubauen. Bei den Partikeln muss es sich nicht unbedingt um Vulkanasche handeln, sondern das System könnte auch atomar verstrahlte Partikel registrieren, wie sie bei einem Atomschlag, oder nach einem Unfall in einem Kernkraftwerk freigesetzt werden. Mir dünkt es, dass dies der Hauptzweck des Programms ist und dass deshalb das Militär involviert ist.

Wenn wir an die Anwendung als Vulkanasche-Schnüffler denken, dann erinnern wir uns sofort an die Eruption des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull im Jahr 2010. Damals schaffte es Vulkanasche über den Atlantik bis nach Europa. Obwohl die Aschekonzentration in der Luft recht gering war, wurde der Luftraum über weite Teile Europas gesperrt. Die Flugausfälle bedingten ein mehrtägiges Verkehrschaos in Europa.

Quelle: Flugrevue, DLR

Campi Flegrei: Neue Forschungsergebnisse zum Hydrothermalsystem

In diesem Video erklärt Marceau Greese (Uni Tokyo) wie er das Hydrothermal System der Solfatara erkundet hat. Die Solfata ist der aktivste Krater der Phlegräischen Felder, welche auf italienisch Campi Flegrei heißen. Die Campi Flegrei liegt in Sichtweite von Neapel und dem Vesuv. Im Gebiet der Campi Flegrei befinden sich 2 verschachtelte Calderen, welche in der Lage sind gewaltige Eruptionen zu erzeugen. Die Stadt Pozzuoli liegt in diesen Calderen. Aufgrund der Nähe zur Millionenstadt Neapel und der exponierten Lage von Pozzuoli wird der Caldera-Vulkan genaustens überwacht. Allerdings gestaltet sich die Prognose von Eruptionen hier besonders schwierig. Zum einen wurde hier noch nie ein Vulkanausbruch mit modernen Messinstrumenten beobachtet, zum anderen ist die gesamte Situation sehr komplex: Es gibt ein sehr aktives hydrothermales System, welches Signale überlagern könnte, die möglicherweise vom aufsteigenden Magma stammen. Daher versuchen Wissenschaftler zu verstehen, wie das Hydrothermal System der Phlegräischen Felder arbeitet.

Marceau Greese hat dazu auf 2 Methoden zurückgegriffen. Mittels Geoelektrik wurde die Leitfähigkeit des Untergrundes untersucht. Je nach Beschaffenheit des Materials ist die elektrische Leitfähigkeit eine andere. So erhält man ein Bild oberflächennaher Strukturen. Um den tieferen Untergrund zu kartieren, wertete der Forscher seismische Daten aus. Laufzeitunterschiede von Erdbebenwellen liefern Hinweise auf verschiedene Materialien, die von den Wellen durchlaufen werden. So gelang es Marceau Greese ein recht detailliertes Bild vom Untergrund der Solfatara zu bekommen. Er hat sich besonders auf das Umfeld der „Fumarole Grande“ konzentriert. Wie es dort aussieht, erfahrt ihr im Video oben. Es gibt englische Untertitel.

Letztes Jahr ereignete sich in der Solfatara ein tragischer Unfall, bei dem fast eine ganze Familie zu Tode kam. Seitdem ist die einstige Touristenattraktion gesperrt. Das Gleiche gilt für den Campingplatz, der sich am Rand des Vulkankraters befindet.

Long Valley Caldera: Neue Erkenntnisse zum Magmenkörper

In den letzten 2 Wochen ereigneten sich unter der Long Valley Caldera in den USA mehrere Erdbebenschwärme. Auf 3 Stellen in der Caldera verteilt, kam es insgesamt zu 990 Erschütterungen. Die meisten Erdbeben hatten Magnituden kleiner 1 und lagen in geringer Tiefe.

Der Boden der Caldera hebt sich seit mehreren Jahren an. Eine Phase mit besonders starker Bodendeformation begann 1980. Inflation führte zu einer Bodenanhebung von 25 cm. Zudem gab es mehrere starke Erdbeben. seitdem wurden mehrere Phasen mit Schwarmbeben und Deformation registriert.

Passend zur aktuellen Meldung veröffentlichte das USGS eine neue Studie, welche belegt, dass es in mittlerer Tiefe ein riesiges Magmenreservoir gibt. Dieses soll ein Volumen von 240 Kubikmeilen haben, was gut 1000 Kubikkilometer entspricht. Der Magmenkörper wurde mittels seismischer Tomografie kartiert. Es wurden die Daten unzähliger Erdbeben ausgewertet. Dabei wurde eine Zone mit geringerer Scherwellengeschwindigkeit festgestellt. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass ca. 27% der Magmenkörpers geschmolzen sind. Unklar ist bisher, wie viel Schmelze vorhanden sein muss, damit es zu einer Supervulkaneruption kommen kann.

Die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass die Wahrscheinlichkeit einer Eruption in den nächsten Jahrzehnten gering ist. Allerdings halten sie eine Eruption des Supervulkans in den nächsten Jahrtausenden für wahrscheinlich. Für Menschen ist das noch lange hin, in geologischen Maßstäben gedacht, sind einige Jahrtausende ein Augenblick.

Neben der Long Valley Caldera gibt es noch einen weiteren Supervulkan in den USA: die Yellowstone-Caldera. Sie ist eigentlich viel bekannter als die Long-Valley-Caldera und seismische ebenfalls aktiv. Das Gefahrenpotenzial wird hier ähnlich eingeschätzt und die meisten Vulkanologen sind sich einig, dass auch der Yellowstone-Vulkan eines Tages wieder eruptieren wird.

Quelle: USGS, Studienleiter: Ashton Flinders

10 Tipps zum Verhalten bei Ascheeruptionen

Das mexikanische Institut CENAPRED gab jüngst 10 Tipps heraus, wie man sich bei Ascheeruptionen verhält. Grund hierfür dürften die anhaltenden Eruptionen des Popocatepelt sein, der mehrmals tägliche Asche-Dampf-Exhalationen erzeugt. Von diesen sind nur die direkten Anwohner des Vulkans betroffen. Allerdings liegt die Hauptstadt des Landes nur 50 km entfernt und bei größeren Eruptionen kann es hier zu Ascheregen kommen. Bekannter Maßen kann das Einatmen von Vulkanasche und vulkanischen Gasen zu Gesundheitsproblemen führen, wobei es auch zu Spätfolgen kommen kann. Die Korngröße der Vulkanasche variiert: sie kann aus Körnern bestehen, die die Größe von Sand haben, aber auch so fein wie Talkum-Puder sein. Generell gilt: je kleiner die Körnung, desto gesundheitsschädlicher ist die Asche. Extrem feine Asche kann tief in die Lunge eindringen und sich dort ansammeln. Es können die gleichen Probleme entstehen, wie bei einer hohen Belastung mit Feinstaub. Vor allem Partikel die kleiner als 4 Mikrometer sind, können bis in die Aveolen eindringen und diese schädigen. Größere Partikel erreichen nur die oberen Atemwege und können diese reizen, oder schädigen.

Hier die 10 Verhaltensregeln:

  • Vermeiden Sie Aktivitäten im Freien.
  • Schützen Sie Ihre Augen, Nase und Mund, wenn Sie ins Freie gehen müssen.
  • Türen und Fenster schließen.
  • Schlitze und Öffnungen mit feuchten Lappen versiegeln, um den Eintritt von Asche in Häuser und Gebäude zu begrenzen.
  • Schütteln Sie die Asche mit Staubteilen, so dass die Oberflächen nicht zerkratzt werden.
  • Bedecken Sie offene Tanks und andere Gefäße, damit sie nicht kontaminiert werden.
  • Schützen sie Geräte und Autos, so dass sie nicht verderben oder verkratzen.
  • Vermeiden Sie das Autofahren, da die Asche die Sicht beeinträchtigt und das Pflaster rutschig wird.
  • Empfiehlt Mädchen, Jungen sowie älteren Erwachsenen mit Atemwegserkrankungen, den Kontakt mit der Asche zu vermeiden.
  • Wenn Sie Haustiere haben, stellen Sie sicher, dass das Wasser und das Essen, das sie essen, nicht kontaminiert sind.

Dies Tipps gelten natürlich auch an anderen Vulkanen. Besonders Urlauber, die sich in die Nähe aktiver Vulkane aufhalten, sollten sich diese Empfehlungen einprägen. Ich möchte noch dazu ergänzen, dass man Vulkanasche von Autos am besten mit viel Wasser herunterspült und zwar ohne zu wischen. Dies zerstört den Lack wie Sandpapier. Sollte sich viel Asche/Lapilli auf dem Fahrzeug ablagern, kann man vorsichtig mit einem Handfeger arbeiten.

Gunung Agung: neues Modell des Fördersystem

Die aktuelle Aktivität des Gunung Agung veranlasste ein internationales Forscherteam einen genaueren Blick auf den Vulkan zu werfen. Sie entwickelten ein neues Modell des Fördersystems, dem mindestens 2 Magmakammern zugrunde liegen. Zudem soll es mehrere kleinere Magmenreservoirs entlang des Fördersystems geben. Sie nannten des Model „multi-level magma plumbing system“. Von so einem System geht eine relativ große Gefahr aus!

Modelle der Fördersysteme der Vulkane des Sundabogens. © Scientific Reports

Die Wissenschaftler der Universität Uppsala und des INGV untersuchten nicht nur das Fördersystem des Gunung Agung, sondern auch das des Nachbarvulkans Batur. Andere Vulkane entlang des Sundabogens wurden ebenfalls unter die Lupe genommen. Die angewandten Untersuchungsmethoden waren nicht etwa seismologischer Natur, sondern Mineralogischer. Die Forscher sammelten Lavagestein der Vulkane und untersuchten ihren Mineralbestand. Besonderes Augenmerk fiel auf die Mineralien Pyroxen und Plagioklas. Aus Druckversuchen weiß man, unter welchen Druckbedingungen diese Mineral kristallisieren. Diese Untersuchungsmethode nennt man Thermobarymetrie. Man kann anhand dieser Mineralien bestimmen, in welchen Tiefen das Magma zwischengespeichert wurde, bevor es eruptierte. Vom Batur untersuchte man Lavaproben der Eruptionen 1963 und 1974. Vom Agung war es Lava, welche 1963 eruptiert wurde. Die Pyroxene entstanden in Tiefen zwischen 10 und 22 km. Die Plagioklase kristallisierten aus dem Magma in Tiefen zwischen 4 und 8 km. Diese Daten wurden mit Ergebnissen anderer Untersuchungsmethoden korreliert.

Die Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass es  unter beiden Vulkanen mindestens 2 Magmakammern in unterschiedlichen Tiefen gibt. Die Tiefere liegt in gut 20 km, die flacher in 5 km. Dazwischen soll es mehrere kleinere Reservoirs geben, in denen ebenfalls Schmelze kristallisiert. Die tiefere Magmakammer befindet sich in der Nähe der Moho. Jene Diskordanz, die die Grenze zwischen oberen Erdmantel und Erdkruste definiert. Die flachen Magmakammern sollen sich an der Grenze zwischen dem Grundgebirge und dem überlagernden Sedimentgestein befinden. In der unteren Magmakammer sammelt sich primäre Basaltschmelze. Solche Magmen sind dünnflüssig und weniger Gasreich. Sie eruptieren meistens in Form von Lavafontänen und Lavaströmen, wie es derzeit auf Hawaii der Fall ist. Das Magma, welches sich in der flachen Magmakammer sammelt reift zu einer mehr explosiven Mischung heran. Diese Magmen sind meist andesitisch und neigen dazu explosiv gefördert zu werden. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass von diesen Magmen eine relativ große Gefahr ausgeht und dass der Agung ein hohes Gefahrenpotenzial birgt. Zu dieser Einschätzung bin ich in einem Artikel vor einem halben Jahr ebenfalls gekommen. Interessanter Weise soll dieses Modell des Fördersystems für viele Vulkane entlang des Sundabogens gelten, einschließlich dem Krakatau. Dieser Vulkan zeichnet sich für eine der schlimmsten Vulkankatastrophen der Neuzeit verantwortlich. 1883 mischten sich wahrscheinlich 2 verschiedene Magma-Arten, was die finale Katastrophe ausgelöst haben könnte. In diesem Zusammenhang fragte Mike Schüler in unserer FB-Gruppe, ob es nicht zu einem ähnlichen Ereignis am Agung kommen könnte?! Generell erscheint dies möglich. Die Wissenschaftler gehen sogar davon aus, dass die Agung-Eruption 1963 durch so ein Ereignis ausgelöst wurde. Allerdings mischten sich unter dem Krakatau sehr wahrscheinlich Basalt mit Rhyolith, während am Agung Basalte, basaltischer Andesit und Andesite gefördert wurden. Damit Rhyolith entstehen kann, bedarf es einer großen Menge Ausgangsschmelze und viel Zeit. Auffällig ist auch, dass die tiefere Magmakammer des Krakatau deutlich unterhalb der Moho liegen soll.

Der Forschungsbericht ist noch aus einem anderen Grund, als den puren Fakten interessant. Indirekt widersprechen die internationalen Forscher den Behörden auf Bali, indem sie auf die Möglichkeit einer großen Eruption am Agung hinweisen. Die Verantwortlichen auf Bali wollen diese Gefahr herunterspielen, weil sie ansonsten weitere Einbußen im Touristengeschäft befürchten. Allerdings ist es nicht gesagt, dass sich eine große Eruption zwangsläufig ereignen muss.

Quelle: Nature, Harri Geiger et al, Elin Bäckström, Uni Uppsal

 

Eruptionszyklen: von Vulkanausbrüchen und Sonnenaktivität

Seit vielen Jahren versuchen Wissenschaftler herauszufinden, ob Vulkanausbrüche und Erdbeben in Zyklen stattfinden. Dabei stellt sich die Frage, ob sich solche Zyklen statistisch belegen lassen und was die treibende Kraft dahinter sein könnte. Diese Fragen werden kontrovers diskutiert und spalten die Fachwelt in 2 Lager. Viele Forscher dementieren die Existenz von Eruptionszyklen und Erdbebenzyklen, doch einige Befürworter versuchen diese Zyklen zu beweisen.

Ich selbst beobachte an meiner Berichterstattung im Newsblog, dass sich sowohl Erdbeben, als auch Vulkanausbrüche phasenweise häufen. Seit September 2017 beobachte ich eine weltweite Zunahme vulkanischer Aktivität, während es in den 2 Jahren zuvor relativ ruhig war. Dafür gab es zwischen 2014 und 2017 zahlreich starke Erdbeben, die meine Berichterstattung dominierten. Solche Verlagerungen der Berichtschwerpunkte beobachtete in den letzten 20 Jahren mehrmals. Doch dies ist noch kein Beweis für die Existenz von Zyklen, zumal meine Beobachtungen relativ kurz periodische Schwankungen implizieren. Statistisch gesehen sind solche kurz periodischen Schwankungen schwer zu erfassen und nicht geeignet Prozesse zu erklären, welche man in geologischen Zeitskalen erfassen müsste. Dies ist ein generelles Problem: da die Vulkanologie eine recht junge Wissenschaft ist, liegen nicht genug verlässliche Daten vor, um glaubhafte Statistiken in Bezug auf Eruptionszyklen zu erfassen. Nichtsdestotrotz wollen einige Forscher zyklische Phasen erhöhter vulkanischer Aktivität ausfindig gemacht haben und suchen nach den Kräften, welche diese Verursachen könnten.

Verminderte Sonnenaktivität als Auslöser verstärkter Eruptionstätigkeit

Als Kandidat, das Innere der Erde zu beeinflussen, kommt die Sonne infrage. Diese durchläuft einen 11 jährigen Aktivitätszyklus, welcher sich sichtbar in der Manifestation von Sonnenflecken widerspiegelt. Für 2018/2019 wird ein solares Minimum erwartet. Während dieser Zeit ist die Sonnenstrahlung minimal. Unterdessen bilden sich besonders viele koronale Löcher, die wir als dunkle Sonnenflecken sehen können. Zudem gibt es längere Perioden ungewöhnlich hoher, oder niedriger Sonnenaktivität. Während es logisch erscheint, dass ein solares Minima das Klima der Erdatmosphäre beeinflussen kann, ist es weniger augenfällig, wie es sich auf den Erdmantel auswirken soll. Forscher haben die Theorie aufgestellt, dass durch den Rückgang der Sonnenaktivität, die kosmischen Hintergrundstrahlung stärker auf das Erdinnere einwirkt. Diese Strahlung besteht überwiegend aus Neutronen, welche tief in die Erde eindringen können. Kollidieren diese mit Atomkernen, wird vergleichsweise viel Energie freigesetzt. Erst kürzlich ist es gelungen eine Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung aufzuspüren und tatsächlich eine Neutron-Atom-Kollision zu beobachten und die Energiefreisetzung zu ermitteln. Allerdings treffen Neutronen verdammt selten auf Atome und es ist völlig unklar, ob die freigesetzte Energie reicht, messbare Veränderungen im Erdinneren hervorzurufen. Grundlage dieser Theorie lieferte ein ungewöhnlich langes Sonnenminimum (Dalton-Minimum), welches eine kleine Eiszeit im späten 18. Jahrhundert ausgelöst haben soll. Diese kleine Eiszeit dauerte bis ins frühe 19. Jahrhundert. In dieser Periode ereigneten sich die katastrophalen Eruptionen von Laki und Tambora.

Änderungen im Gravitationsfeld durch besondere Planetenkonstellationen

Ein weiterer kosmischer Auslöser von Eruptionszyklen, könnten besondere Planeten-Konstellationen sein. Normalerweise liegt das gravitative Zentrum (Baryzentrum) des Sonnensystem in der Sonne. Als Mittelpunkt des Sonnensytems drehen sich die Planeten um unser Zentralgestirn. Allerdings haben die Massen der Planeten Einfluss auf die Lage des Baryzentrums. Besonders die Massenreichen Planeten Jupiter und Saturn zerren an dem Schwerpunkt des Systems. Befinden sich alle Planeten in einem Sektor, dann kann sich das Baryzentrum sogar um bis zu 2 Sonnendurchmesser außerhalb der Sonne verlagern. Diese Veränderung des gravitativen Zentrums des Systems wirkt sich auch auf die Planeten aus. Die Gezeitenkräfte auf der Erde, beeinflussen nicht nur Ebbe und Flut, sondern deformieren auch den gesamten Erdkörper. Änderungen in der Gravitation des Sonnensystems könnten die Reibungsverhältnisse im Erdinneren verändern und zusätzliche Energie in Form von Reibungshitze freisetzen. Zudem ist es denkbar, dass sich Stress und Strain in der Erdkruste ändern und somit auf bereits vorhandene Magmenkörpern einwirken. Tatsächlich lassen sich einige große Eruptionen der letzten Jahrzehnte mit einer Verlagerung des Baryzentrums außerhalb der Sonne korrelieren. Aber dies könnte natürlich Zufall sein.

Bufferung im Erdinneren

Qualitativ sind die Energieänderungen von gravitativen Kräften und Neutronen-Atomen-Kollisionen im Erdinneren nur sehr schwer zu erfassen. Während viele Forscher sagen, die Kräfte seien zu gering, um sich messbar auf das Erdinnere auszuwirken, gebe ich zu bedenken, dass laut Chaos-Theorie kleinste Änderungen in chaotischen Systemen große Auswirkungen haben können. Allerdings ist auch klar, dass das Erdinnere zwar dynamisch ist, dass Änderungen im System aber gebuffert werden und sich nur sehr langsam fortpflanzen. Wenn sich eine Energiezufuhr im Erdinneren nun auf die Bildung magmatischer Schmelze im oberen Erdmantel auswirken würde, dann würde es Äonen dauern, bis sich diese Änderungen bis zur Erdoberfläche fortpflanzen. Die treibenden Kräfte hinter Vulkanausbrüchen und Erdbeben sind mit der Konvektion plastischen Materials im Erdinneren korreliert. Dieses bewegt sich in Konvektionszellen, welche die Erdkrustenplatten wie auf einem Förderband verschieben. Allerdings sind diese Bewegungen langsam und spielen sich im Bereich weniger Zentimeter pro Jahr ab. Auch die Bildung neuer Schmelze ist ein recht langwieriger Prozess. So halte ich es für extrem unwahrscheinlich, dass sich extern verursachte Änderungen im System Erde tatsächlich fast zeitgleich an der Erdoberfläche auswirken. Wenn es eine Beeinflussung gib, dann müsste diese mit vielen Jahren Verzögerung eintreten. Kurzum, die aktuelle Häufung von Vulkanausbrüchen wird sehr wahrscheinlich nicht durch das aktuelle Sonnenminimum verursacht.

Alles nur Zufall?

Ist eine vermeintlich gesteigerte vulkanische Aktivität nun Zufall, oder existiert sie am Ende gar nicht? Eine Studie neueren Datums geht davon aus, dass wir Opfer unserer Wahrnehmung werden, wenn wir meinen, dass sich in den letzten Jahren Vulkanausbrüche und andere Naturkatastrophen häufen. Demnach gibt es einen Zusammenhang zwischen Populationszunahme, Digitalisierung und Informationsverbreitung: je mehr Menschen auf dem Planeten leben, desto mehr Ereignisse werden beobachtet. Dank der Digitalisierung verbreiten sich Nachrichten im globalen Dorf immer schneller. Dem möchte ich nicht widersprechen! Allerdings glaube ich nicht, dass dieser Effekt in den letzten 3 Jahren so groß geworden ist, dass er meine subjektive Wahrnehmung dermaßen beeinflusst. Ich stelle fest: derzeit gibt es eine Häufung von Vulkanausbrüchen. Ob diese Häufung zufällig auftritt, oder ein Indiz für Zyklen ist, vermag ich nicht zu sagen. Jenseits der hier diskutierten Möglichkeiten mag es noch andere Ursachen für Eruptionszyklen geben, denen die Forscher bisher nicht auf die Spur gekommen sind. Geologie, Vulkanologie und Seismologie sind vergleichsweise junge Wissenschaften und wir arbeiten mit Modellen die noch lange nicht in der Lage sind, sämtliche Phänomene der Erde zu erklären.

Verbindung zwischen Sakurajima und Kirishima nachgewiesen

In Japan gelang es Wissenschaftlern erstmalig die unterirdische Verknüpfung zweier Vulkan nachzuweisen. Bei den Vulkanen handelt es sich um die vulkanischen Nachbarn Kirishima und Sakurajima. Letzterer liegt in der Aira-Caldera. Die beiden Vulkane befinden sich 22 Kilometer voneinander entfernt und liegen auf der Insel Kyushu.

Die Forscher der University of Miami’s (UM) Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science und der Florida International University untersuchten die Daten von 32 GPS-Stationen, welche die beiden Vulkane beobachten. Die GPS-Stationen messen die Bodendeformation, welche Hinweise gibt, ob sich Magma im Untergrund eines Vulkans ansammelt. Die Wissenschaftler konnten eine Korrelation zwischen den Stationen beider Vulkane nachweisen: Im Jahr 2011 eruptierten beide Vulkane gleichzeitig. Sakurajima war zu dieser Zeit daueraktiv, während Kirishima im März in eine eruptive Phase eintrat. Mit Beginn der Eruptionen am Kirishima entspannte sich die Inflation am Sakurajima. Nach dem Ende des Ausbruchs am Kirishima begann am Saku neue Inflation. Das Forscher-Team schließt daraus, dass sowohl Kirishima, als auch Sakurajima unterirdisch verbunden sind. Das Magma scheint aus einem gemeinsamen Magmenresrvoire zu kommen, welches in größerer Tiefe liegt.

Die Verantwortliche der Studie –Elodie Brothelande– meinte dazu, dass es bisher nur wenige Hinweise darauf gab, dass 2 eigenständige Vulkansysteme in unterirdischer Verbindung stehen können. Es sei wichtig, die Zusammenhänge zu verstehen, besonders bei Vulkanen, die in dicht besiedelten Gebieten liegen. So sind genauere Vorhersagen über das Ausbruchsverhalten der Vulkane möglich.

Die Studie „Geodetic evidence for interconnectivity between Aira and Kirishima magmatic systems, Japan“ wurde am 28. Juni im Journal Scientific Reports veröffentlicht.

Können Tiere Erdbeben vorhersagen?

Eine immer wieder aufkommende Frage ist, ob Tiere Erdbeben vorhersehen können? Es gibt zahlreiche Berichte von merkwürdigem Tierverhalten, bevor Erdbeben auftreten. Das Spektrum des Verhaltens, als auch das der involvierten Tierarten ist groß und reicht von Ameisen bis Ziegen. Laut Berichten aus China sollen Schlangen und Amphibien ihre Bauten verlassen haben, bevor ein starkes Erdbeben auftrat. Hunde bellen, Schafe und Ziegen spielen verrückt und Vögel verlassen die bedrohte Gegend.

Seriöse Forscher haben verschiedene Forschungsprojekte laufen, um dieser Frage auf den Grund zugehen: Ameisen sollen etwa Kohlendioxid-Ausgasungen vor einem Erdbeben, oder Vulkanausbruch erschnüffeln und durch seltsames Verhalten warnen. Am Ätna werden Ziegen mit GPS-Sender ausgestattet, damit man ihr Verhalten vor einer Eruption studieren kann. Nun präsentiert eine weitere Studie erste Ergebnisse: Wissenschaftler des GFZ-Potsdam untersuchten das Phänomen statistisch. Heiko Woith und seine Mitarbeiter studierten 180 Studien zum Thema und Analysierten 700 Berichte über auffälliges Tierverhalten vor Erdbeben, die bei 160 verschiedene Erdbeben gemacht wurden. Am Wahrscheinlichsten scheint die Theorie, dass die Tiere Vorbeben wahrnehmen und auf diese reagierten. Daher korrelierten die Wissenschaftler das Tierverhalten mit dem Auftreten von Vorbeben, die in einem Erdbebenkatalog (ISC-GEM) vermerkt sind. Untersucht wurden Erdbeben mit Magnituden größer als 5,5 zwischen den Jahren 2000 bis 2012. Man ist davon ausgegangen, dass entsprechende Erdbeben in einer Entfernung von 100 Kilometern für Tieren spürbar sind. Anschließend wurde für alle Erdbeben ab Magnitude 6 untersucht, ob es in diesem Umkreis und innerhalb von 60 Tagen Vorbeben gab. Das Resultat: bei 16 Prozent der Hauptbeben gab es diese Vorbeben. Nur einen Tag vorher wurden solche Warnbeben in 7 Prozent der Fälle registriert, eine Stunde vorher in 3 Prozent der Fälle. Heiko Woith meint zu den Beobachtungen: „Diese Verteilung in Raum und Zeit ist ähnlich der Verteilung von Auffälligkeiten im Verhalten von Tieren. Wir gehen davon aus, dass zumindest ein Teil der Fälle, wo Tiere als Erdbeben-Warner gehandelt werden, als Reaktion auf Vorbeben zu verstehen sind.“ Weitere Aussagen lassen sich nicht treffen, da die Berichte über das Tierverhalten zu ungenau sind und nicht wissenschaftlich dokumentiert wurden. Als verlässliches Frühwarnsystem lassen sich Tiere nach bisherigen Erkenntnisse nicht einsetzten, da könnte man auch versuchen, aus den Vorbeben selbst eine Prognose zu ziehen, was bisher nicht zuverlässig genug funktioniert. Allerdings kann es nicht schaden auf entsprechendes Tierverhalten zu achten, wenn man sich in einem Erdbebengebiet aufhält.

Andere Forscher sind da optimistischer: um Tiere besser per GPS beobachten zu können, schafften Wissenschaftler um Martin Wikelski (Max Planck Instituts für Ornithologie) gerade eine neue Antenne zur Internationalen Raumstation. Im Rahmen des ICARUS-Projektes sollen so Tierwanderungen besser beobachtet werden können. Dafür werden verschiedenste Tierarten mit GPS-Sendern ausgestattet. Darunter befinden sich Ziegen am Ätna. Bewegungsmuster sollen erstellt werden, um herauszufinden, ob sich die Ziegen vor einem Vulkanausbruch ungewöhnlich verhalten. Sollte dies der Fall sein, könnte man die Ziegen als Frühwarnsystem einsetzten. Erste Erfolge konnte man Bereits verbuchen: vor einem Ätna-Ausbruch waren die Ziegen ungewöhnlich aktiv.

Quelle: GFZ, MPI, Studie “Can Animals Predict Earthquakes?”, Heiko Woith, Gesa M. Petersen, Sebastian Hainzl, Torsten Dahm; Bulletin of the Seismological Society of America (2018)

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