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)

Sinabung: Vulkanasche und Lungenkrankheiten

Seit 4 Jahren ist der Sinabung auf Sumatra nun aktiv. Seine pyroklastischen Ströme und explosiven Eruptionen fördern viel feinkörnige Vulkanasche. Der Wind verfrachtet die Asche über eine relativ große Region und lagert sich auf den Straßen, Hausdächern und Feldern der Umgebung ab. Leichter Wind reicht, um die abgelagerte Asche erneut zu mobilisieren. Besonders während der Trockenzeit ist die Feinstaubkonzentration im Bereich des Vulkans sehr hoch. So sind die Menschen einem beständigen Gesundheitsrisiko ausgesetzt. Vor allem Kinder und alte Leute leiden vermehrt unter Lungenproblemen. Nach der letzten Eruption, wurde ein 1,5 Jahre alter Junge auf die Intensivstation eines Krankenhauses verlegt, nachdem er die Vulkanasche eingeatmet hatte und massive Atemprobleme bekam.

Als Vulkanasche wird Tephra bezeichnet, die eine Korngröße von weniger als 2 mm hat. Die scharfkantigen Partikel bestehen zum großen Teil aus silikatischem Glas. Wenn die Partikel kleiner als 1/16 mm sind, bezeichnet man sie als feine Vulkanasche, oder als Aschenstaub. Gerade dieser gefährdet die Gesundheit. Die feinsten Partikel können in die äußersten Enden der Bronchien gelangen und weiter noch, bis in die Alveolen. Hierhin schaffen es Partikel die kleiner als 0,004 mm sind. In den Aveolen findet der Gasaustausch statt und wenn diese ernsthaft geschädigt werden droht der Erstickungstod. Aber auch, wenn es nicht zum schlimmsten kommt, kann der Aschenstaub in den Lungen Entzündungen hervorrufen und Asthmaanfälle auslösen. Wer über längeren Zeitraum Vulkanasche einatmet kann die gefürchtete Steinstaublunge bekommen. Darüber hinaus kann die Vulkanasche andere schädliche Stoffe wie Schwefel, Fluor, Brom, Kalium, oder Radon enthalten, welche beim einatmen in den Körper gelangen können.

Diese und weitere Stoffe wie Phosphate, finden noch einen anderen Weg in den Körper: über die Nahrung. Die Asche geht auf den Äckern nieder und reichert sich im Boden an. Die Pflanzen nehmen die Schadstoffe auf, sofern sich nicht absterben, wenn sie von Asche bedeckt werden. Zudem können sie ins Trinkwasser gelangen. Eine Studie aus dem Jahr 2017 belegt, dass die Konzentration radioaktiver Isotope zwar erhöht ist, aber unter den Grenzwerten bleibt. Die Studie wurde von indonesischen Wissenschaftlern der Universität Sumatra und den Organisationen PTKMR und BATAN durchgeführt.

Quellen: Jakarta Post, WIKPEDIA, chesci.com

Ätna rutscht Richtung Meer

Der Vulkan Ätna bewegt sich in östlicher Richtung und droht ins Meer zu rutschen. Dies fanden britische Wissenschaftler der Universität Leads heraus. Wirklich neu ist die Erkenntnis nicht, aber die Forscher um Dr. John Murray belegen diese Tatsache erstmalig mit konkreten Zahlen, welche im Rahmen einer 11 jährigen Studie gesammelt wurden. Die Forscher installierten ein dichtes Netz von GPS-Messpunkten um den Vulkan und führten engmaschige Messungen durch. Der gesamte Vulkan bewegt sich demnach mit einer Rate von 14 mm pro Jahr gen Osten. Innerhalb von 100 Jahren legt er so 1,4 m zurück. So besteht die Gefahr, dass sich die Ostflanke irgendwann destabilisiert und abrutscht. Dass ist in der Geschichte des Ätnas bereits mindestens einmal passiert, als das Valle del Bove entstand. Fragmente dieses gewaltigen Hangrutsches liegen heute im Mittelmeer vor der Küste Ostsiziliens. Sollte sich so ein Ereignis heutzutage wiederholen, wäre das eine Naturkatastrophe unvorstellbaren Ausmaßes: die Küste ist dicht besiedelt, ganze Gemeinden würden zerstört werden. Zudem würden Tsunamis drohen, die weite Teile der adriatischen Küste verwüsten würden.

Dr. Murray sagte in einem BBC-Interview, dass der Ätna auf einem sanft geneigten Hang des Grundgebirges hinab gleitet. Das Grundgebirge besteht aus weichen, verformbaren Sedimenten des Quartärs, auf denen der Ätna aufsitzt. Das Grundgebirge reicht bis auf einer Höhe von gut 700 m ü.NN. Erst oberhalb dieser Höhe beginnt der eigentliche Vulkan. Die Forscher meinen, dass sie zum ersten Mal in der Forschungsgeschichte nachgewiesen haben, dass ein gesamter Vulkan auf dem Grundgebirge rutschen kann.

Die Angst vor einem Kollaps, bzw. Abrutschen der Ostflanke des Vulkans ist real. Besonders in Zeiten größerer Flankeneruptionen grassiert die Sorge. So erlebte ich im Jahr 2001, wie die Wissenschaftler besorgte Blicke auf das Valle del Bove warfen, weil sie fürchteten, dass sich die Flanke entlang des Systems aus Eruptionsspalten destabilisieren könne. Bewegungen entlang assoziierter Störungszonen wurden schon damals nachgewiesen.

Eine Konsequenz der Bewegung des Ätna ist, dass man diese Bewegung beim Monitoring des Vulkans berücksichtigen muss. So kann die Bewegung des Vulkans Messergebnisse in Bezug auf Hangneigung und Deformation verfälschen.

Das Team der britischen Forscher arbeitet weiterhin am Ätna. Sie wollen gucken, ob sich die Bewegung des Vulkans beschleunigt. Dies wäre ein Alarmsignal, dass sich Dramatisches anbahnt. Allerdings muss man als Messlatte die Spannbreite geologischer Zeiträume anlegen: 1,4 m in 100 Jahren ist vielleicht nicht so viel, aber in 10.000 Jahren könnte dies dazu führen, dass die ganze Flanke abrutscht. Wer sehr langfristig denkt, sollte sich vielleicht keine Immobilie im Osten Siziliens kaufen.

(Quelle: BBC, Springer)

Ätna: Radon lässt Forscher staunen

Der Ätna ist nicht nur der größte Vulkan Europas, sondern auch einer der aktivsten. Er liegt in einer relativ dicht besiedelten Gegend Siziliens mit zahlreichen Dörfern auf seinen Flanken und in Sichtweite der Metropole Catania. Daher zählt der Ätna -neben dem Vesuv- zu den am dichtesten beobachteten und erforschten Vulkanen der Welt. Die Vulkanologen des INGV setzten hier praktisch jede Messmethode ein, die an einem Vulkan wie dem Ätna Sinn macht. Nun ist eine neue Forschungsarbeit erschienen, die das radioaktive Gas Radon in ihrem Fokus hat. Forscher um Dr. Susanna Falsaperla und Dr. Marco Neri installierten eine Radon-Sonde in nur 1 km Entfernung vom Gipfelkrater des Ätnas, in der Nähe des Torre del Filosofo.

Ursprung des Radon

Radon ist ein Element, dessen Isotope radioaktiv sind. Radon-Isotope entstehen in der Erde als Zerfallsprodukt von Uran und haben eine Halbwertszeit von wenigen Tagen. Als Edelgas diffundiert das Radon durch die Gesteine und entweicht in die Atmosphäre. Dort ist es nur in sehr geringer Konzentration vorhanden. Radon ist das Element, mit der geringsten Konzentration aller Stoffe in der Luft, da nur sehr wenig Radon bis in die Atmosphäre aufsteigen kann. Vermehrt wird Radon freigesetzt, wenn entsprechend viel Uran im Erdboden vorhanden ist. Dies sammelt sich z.B. in Gegenden mit Plutonen, oder aktiven Magmakammern an. Bei Erdbeben und Vulkaneruptionen wird Radon vermehrt freigesetzt. Schon kleine Bodenerschütterungen und Gesteinsfragmentation reichen aus, um eine messbare Erhöhung der Radon-Konzentration zu registrieren. Aus dem Verhältnis bestimmter Radon-Isotope lässt sich auch die Aufstiegszeit des Gases ermitteln. So kann man indirekt auch auf die Tiefe eines Magmenkörpers schließen, oder ermitteln, mit welcher Geschwindigkeit das Magma aufgestiegen ist.

Entdeckungen am Ätna

Die Forscher am Ätna fanden nun heraus, dass am Ätna zwei Prozesse die Radon-Werte in die Höhe schnellen lassen: wenn Gaspulse durch das zentrale Fördersystem des Ätnas jagen, oder wenn es Erdbebenschwärme gibt.

Bei den Gaspulsen trägt meistens Wasserdampf das Radon an die Erdoberfläche. Der Dampf entweicht überwiegend durch die Förderschlote, aber auch durch Fumarole in Kraternähe. Gaspulse sind häufig mit Eruptionen assoziiert. Erhöhter Dampfausstoß kann eine Eruption ankündigen. Allerdings ist der Dampfausstoß am Ätna generell ungewöhnlich hoch, wie man in diesem Bericht nachlesen kann.

Erhöhte Radon-Konzentrationen wurden sogar bei relativ schwachen Erdbebenschwärmen in größeren Entfernungen registriert. Zunächst standen die Forscher vor einem Rätsel, denn normalerweise dürften schwache Erdbeben in 10 km Entfernung nicht zu einem Ansteigen der Radon-Konzentrationen führen. Die Vulkanologen kamen zu dem Schluss, dass selbst die schwachen Erdbeben magmatische Fluide (Wasser, Magma) unter dem Ätna schwappen lassen. Durch die Bewegungen der Fluide wird vermehrt Radon freigesetzt. Mit so einem Forschungsergebnis haben die Forscher nicht gerechnet. Wenn es zu einem Schwappen der Fluide im Untergrund des Ätnas kommen kann, sagt dies auch einiges über die Beschaffenheit unterirdischer Reservoirs aus. Ältere Forschungsergebnisse postulierten unter dem Ätna eine schwammartige Magmakammer: das Magma sollte sich im Porenraum des Gesteins ansammeln. So eine Struktur würde meiner Meinung nach, eher schwappende Bewegungen von Fluiden dämpfen.

Quelle: EOS / INGV: Susanna Falsaperla, Marco Neri, Giuseppe Di Grazia, Horst Langer, Salvatore Spampinato

Yellowstone-Vulkan: doch ein Mantelplume?

Der Yellowstone-Vulkan in den USA hat das Potenzial eine Supervulkan-Eruption zu erzeugen, die das Ende der menschlichen Zivilisation einläuten könnte. Daher wird der gigantische Calderavulkan systematisch überwacht. Bei Geowissenschaftlern ist er ein beliebtes Studienobjekt und die Medien thematisieren und dramatisieren die Geschehnisse dort gerne. So erschien jüngst ein neuer Studienbericht bei Nature Geoscience. Die Autoren der Studie sind Peter Nelson und Stephen Grand von der University of Texas in Austin. Sie gingen der Frage nach, woher das Magma stammt, welches den Yellowstone-Vulkan speist.

Es gibt 3 Theorien, die in der Fachwelt kontrovers diskutiert werden. Die klassische Hypothese ist die Hot Spot Theorie, die einen Mantelplume postuliert. Dieser ortstabile Magmaschlauch soll von der Grenze Erdmantel-Erdkern aus aufsteigen und sich wie ein Schweißbrenner durch die Lithosphäre (Erdkruste) brennen. Solche Mantelplumes sind für viele Intraplattenvulkane typisch. Normalerweise entsteht über Mantelplumes eine ganze Vulkankette, da die Erdkruste über den Mantelplume hinweg wandert. Typische Vertreter dieser Vulkanart sind die Vulkane auf Hawaii, oder auf La Réunion. Die Crux liegt nun darin, dass Hot Spot Vulkane normalerweise basaltisches Magma fördern, und dass die Magma-Art des Yellowstone-Vulkans am anderen Ende des chemischen Spektrums angesiedelt ist.

Daher kam in den letzten Jahren eine andere Theorie auf, welche eher imstande ist, das rhyolithische Magma zu erklären, das bei den großen Eruptionen des Yellowstone-Vulkans gefördert wurde. Demnach soll das Magma von einem Teil des Pazifikbodens stammen, welcher vor der Westküste der USA subduziert wird und in einem extrem flachen Winkel abtaucht. So legt das Stück ozeanische Kruste die Strecke bis unter dem Yellowstone zurück, wo es zum partiellen Schmelzen kommt. Diese Theorie wurde dadurch gestützt, dass man mit Hilfe seismischer Tomographie die vermeintliche ozeanische Kruste im Untergrund ausfindig gemacht hat.

Eine 3. Theorie vereint die beiden vorherigen Konzepte und geht davon aus, dass ein Mantelplume von der subduzierten Kruste im Erdmantel geblockt wird. Es dauert viele Hunderttausend Jahre, bis sich das basaltische Magma durch die subduzierte Kruste brennt und bis so genug Magma in die Magmakammer geströmt ist, dass sich eine Supervulkan-Eruption ereignen kann.

Den Autoren der neuen Studie ist es nun gelungen handfeste Hinweise auf die Existenz eines Mantelplumes zu entdecken. Nelson und Grand werteten Daten von mehr als 500 seismischen Messstationen aus, welche sich über die USA erstrecken. Laufzeitunterschiede der Erdbebenwellen geben Hinweise auf unterschiedliche Materialeigenschaften des Untergrunds. Mithilfe dieser Daten konnte ein Modell des Erdmantels generiert werden, welches von der Grenze des Erdkerns bis zum oberen Erdmantel reicht. Die Forscher entdeckten unter dem Yellowstone eine 350 km mächtige Anomalie von zylindrischer Form, welche sich erstmalig bis zur 2600 km tief gelegenen Grenze zum Erdkern verfolgen ließ. Allerdings verläuft diese Anomali nicht senkrecht, sondern schräg. Wenn diese Anomalie tatsächlich den Mantelplume zeigt, dann findet er seinen Ursprung im Grenzgebiet zwischen Kalifornien und Mexiko. Dort ist das Mantelgestein um bis zu 850 Grad heißer als normal. Der Mantelplume steigt in nordöstlicher Richtung auf. Doch wie kann ein Mantelplume über solche Distanzen schräg verlaufen? Bei einem so großen Temperaturunterschied ist das heiße Mantelgestein des Plumes weniger dicht und müsste wie eine Luftblase in einer Wasserflasche senkrecht aufsteigen. Ist die Konvektion im Erdmantel so stark, dass sie das aufsteigende Material im Mantelplume derart ablenkt? Die neue Studie bringt mehr neue Fragen, als Antworten. Ich denke, die Geheimnisse des Yellowstone-Vulkans sind noch lange nicht entschlüsselt.

Toba-Eruption: Menschen überlebten in Südafrika

Vor gut 74.000 Jahren eruptierte auf der indonesischen Insel Sumatra der Calderavulkan Toba. Die Supervulkan-Eruption war so gewaltig, dass beinahe die gesamte Spezies Homo sapiens ausgelöscht wurde. Wie Genanalysen belegen, passierte das menschliche Genom zu dieser Zeit einen Flaschenhals: alle heute lebenden Menschen stammen von ungefähr 10000 (manche Studien gehen von nur 1000) Individuen ab, die die globalen Folgen der Eruption überlebten. Nun haben Forscher vermutlich das Refugium entdeckt, in dem ein Teil der Menschheit überlebte: es liegt an der Südspitze Südafrikas. Von dort aus machte sich eine 2. Migrationswelle auf den Weg, welche die Menschheit auf den Globus verteilte.

Grabungsstätten in Südafrika: Pinnacle Point caves und Vleesbaai dig

Am Montag veröffentlichten US-Amerikanische Wissenschaftler einen Artikel in Nature, in dem sie ihre neusten Forschungsergebnisse vorstellen. Ein Team aus Archäologen (Prof. Curtis Marean, Arizona State University) und Geologen (Prof. Gene Smith Uni Las Vegas) erforschte dabei zwei Fundstellen an der Küste Südafrikas: die Pinnacle Point caves und die Vleesbaai Grabungsstätte. Dort fand man nicht nur vulkanische Ablagerungen, deren Tephra die fast 9000 km lange Strecke über den Indischen Ozean zurücklegte, sondern auch Siedlungsspuren von Menschen. Die Spuren deuten darauf hin, dass sich die menschliche Aktivität während des Zeitraums der globalen Katastrophe verstärkte. Offenbar waren die Lebensbedingungen an der Küste gut und andere Gruppen migrierten dorthin.

Datierung der Tephra mittels optisch stimulierten Lumineszenz

Dass die Tephra, welche in Südafrika gefunden wurde, tatsächlich vom Toba stammt, wurde mit einer neuen Untersuchungsmethode bewiesen. Mikroskopische Scherben vulkanischen Glases wurden mit Hilfe der optisch stimulierten Lumineszenz genau datiert. Mit diesem Verfahren kann man bestimmen, wann ein Mineral zuletzt dem Sonnenlicht ausgesetzt war.

Die Folge der Toba-Eruption war ein vulkanischer Winter der mindestens mehrere Jahrzehnte anhielt. Manche Forscher gehen sogar davon aus, dass er mehrere Jahrhunderte wirkte und die kälteste Periode der Würm-Eiszeit auslöste. Ganz Südostasien litt unter den direkten Folgen der Eruption, die übrige Welt hatte mit einem starken Rückgang der Wachstumsperioden von Pflanzen und ein Rückgang der tierischen Population zu kämpfen. Während der Steinzeit war der Mensch noch Jäger und Sammler und betrieb keine Landwirtschaft. Man war also auf das angewiesen, was das Land hergab. Die Menschen an der Küste Südafrikas bedienten sich vermutlich den Ressourcen des Ozeans, welcher von den dramatischen Wandlungen weniger stark betroffen war. Zudem könnten warme Meeresströmungen das Klima erträglicher gemacht haben. Der Ozean dient auch heute als Buffer des globalen Klimawandels und verlangsamt umwälzende Prozesse der Atmosphäre.

Überleben der Menschheit nach Supervulkan-Ausbruch

Smith zieht sein persönliches Resümee der Studie in einem Vergleich der damaligen Gesellschaft mit der Heutigen, im Falle einer ähnlichen Katastrophe: demnach war die Steinzeit-Gesellschaft zu Zeiten der Toba-Eruption robust und die Menschheit konnte die Katastrophe überleben. Von der modernen Gesellschaft bezweifelt er, dass die Zivilisation eine Supervulkan-Eruption überstehen würde.

Allerdings gehen die Meinungen über die Auswirkung der Toba-Eruption auseinander und die Forschungsergebnisse werden kontrovers diskutiert. Einige Forschergruppen sehen keinen Hinweis auf einen genetischen Flaschenhals und gehen davon aus, dass der vulkanische Winter weniger schlimm war, wie von anderen Wissenschaftlern angenommen wird. Demnach gibt es weitere archäologische Fundstellen in Afrika, an denen das Leben nach der Katastrophe scheinbar ungestört weiterging. Die Weltbevölkerung des Homo sapiens vor der Katastrophe wird übrigens auf 100.000 geschätzt. Wenn 10.000 Individuen überlebten, starben 90% der Menschheit aus.

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