Vulkanologie: neuer Satellit gestartet

Sentinel-1. © ESADie ESA hat am 3. April einen neuen Satelliten in die Erdumlaufbahn gebracht, der Vulkanologen helfen soll Prognosen zu bevorstehenden Vulkanausbrüchen zu erstellen. Der Satellit „Sentinel 1A“ untersucht die Erdoberfläche mit hochauflösenden Radarmessungen, die jede noch so kleine Bodendeformation nachweisen können. Diese werden an Vulkanen durch Magma-Bewegungen im Untergrund hervorgerufen und gelten als Indiz für eine bevorstehende Eruption. Strömt Magma in eine Magmakammer, oder ins Fördersystem des Vulkans bläht sich der Boden, bzw. das Vulkangebäude auf. Der Vulkanologe spricht dann von „Inflation“. Fließt Magma ab, sinkt der Boden ein und man spricht von „Deflation“. Beides hat Auswirkungen auf die Hangneigung des Vulkans. Diese wird nicht in Grad angegeben, sondern als Radiant (Winkel im Bogenmaß). Die resultierenden Änderungen bewegen sich meistens im mikro-rad-Bereich. Der Satellit ist also in der Lage kleinste Bodenveränderungen zu registrieren. Das bringt für die Wissenschaftler den großen Vorteil, dass aufwendige Vermessungsarbeiten am Vulkan entfallen. Bisher mussten dazu GPS Messungen an fest definierten Messpunkten vorgenommen werden. Mit dem Sentinel-Satelitten können so auch entlegenen Vulkane genau überwacht werden, die über kein Observatorium verfügen.

Wie wichtig die Messung von Bodendeformationen an Vulkanen ist, belegt eine Studie von Wissenschaftlern der School of Earth Sciences um Dr. Juliet Biggs. Sie wendeten ein medizinisches Statistikprogramm auf Deformationsmessungen von 500 Vulkanen an, die in den letzten 18 Jahren durchgeführt wurden. Sie belegten, dass 46% der Vulkane ausbrachen, bei denen eine Bodendeformation gemessen wurde. 96% der Vulkane ohne Bodendeformation blieben ruhig.

Der Zusammenhang zwischen Bodendeformation und Eruption ist umso eminenter, desto kürzer der Eruptionszyklus des Vulkans ist. Bei Vulkanen, die zwischen zwei Eruptionen lange ruhen (Bsp. Yellowstone) scheint der Zusammenhang nicht so naheliegend zu sein. Hier kann auch Bodendeformation gemessen werden, ohne dass es mittelbar zu einem Vulkanausbruch kommt. Bei diesen Vulkanen fehlen allerdings auch Vergleichswerte, da noch kein Mensch die Ausbrüche lang ruhender Vulkane beobachtet hat.

Die Messung von Bodendeformationen ist nur ein kleiner Aufgabenbereich des neuen Satelliten. Dieser wurde als erster Satellit der Copernicus-Mission gestartet. Die Mission soll die gesamte Erdoberfläche im Auge behalten und in der Lage sein, alle 3 Tage ein neues Oberflächenbild von Europa zu liefern. Die Daten können nicht nur zur Messung der Bodendeformation genutzt werden, sondern auch Erosion nachweisen, oder zur Spionage genutzt werden.

Ätna: neue Gefahrenkarten

Es sind 2 interessante Forschungsberichte des INGV bei nature.com erschienen, die ich hier im 1000 Beitrag des Blogs kurz zusammenfassen möchte.

Mit Hilfe von Radarsatelliten wie Envisat und Cosmo-Sky Med wird ein gravimetrischer Fingerabdruck des Vulkans erstellt. Es werden kleinste Schwankungen im Schwerefeld des Ätnas registriert, die Rückschlüsse über Ort und Menge des Magmas im Untergrund zulassen. Diese Technik könnte helfen Vulkanausbrüche mit größerer Genauigkeit vorherzusagen. Bisher war es nur möglich Magma-Ansammlungen zu lokalisieren die bereits zu deutlichen Bodendeformationen führten. Oft überlagern sich entsprechende Deformationen. Mit Hilfe der neuen gravimetrischen Methode ist es leichter den Vulkan permanent zu beobachten und Computermodelle der Veränderungen zu erstellen.

Eine andere Forschergruppe des INGV beschäftigte sich mit der Erstellung von Gefahrenkarten künftiger Lavaströme. Zur Erstellung der Karten kamen unterschiedliche Arbeitsweisen zur Anwendung. Am Anfang stand eine genaue Untersuchung der historischen Ereignisse der letzten 2000 Jahre, wobei die Daten seit dem 17. Jahrhundert am genausten sind. Im Computer wurden numerische Simulationen und Wahrscheinlichkeits-Analysen erstellt. Mit diesen Daten wurden die möglichen Wege neuer Lavaströme vorhergesagt, sowie die räumliche und zeitliche Wahrscheinlichkeit in Bezug auf die Öffnung von Förderschloten. Die Karten zeigen die Gefahrenzonen und möglichen Wege der Lavaströme für Flankeneruptionen und für Ausbrüche im Gipfelbereich des Vulkans.

Eine Erkenntnis der Forschungsarbeit ist, dass der Ätna in den letzten 400 Jahren sehr unregelmäßig Ausbrach und sich unterschiedlich verhielt. 1971 ist der Vulkan in eine besonders aktive Phase eingetreten, in der es zu 17 Ausbrüchen entlang der Hauptbruchzone kam. Für die nächsten 50 Jahre erwarten die Wissenschaftler, dass sich die meisten Förderschlote in einer Höhe oberhalb von 2500 m öffnen werden. Die Öffnung neuer Förderschlote in Höhen unterhalb von 1000 m ist recht unwahrscheinlich. Die meisten Lavaströme werden ins Valle del Bove fließen. Zafferana und Santa Venerina sind die Ortschaften die das höchste Gefahrenpotenzial aufweisen von einem Lavastrom zerstört zu werden. Nicolosi, Ragalna, Fornazza und Linguaglossa könnten ebenfalls noch von Lavaströmen touchiert werden. Die restlichen Ortschaften liegen außerhalb des direkten Gefahrenbereiches, oder soweit unten an der Vulkanflanke, dass die Wahrscheinlichkeit von einem Lavastrom erreicht zu werden relativ gering ist.

* This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org

Meldungen aus der Wissenschaft

In der letzten Woche gingen einige interessante Berichte durch die Medien, die ich hier einmal zusammenfassen möchte.

Eine Meldungen betrifft ein unterseeisches Vulkanmassiv: Tamu. Dieses liegt im Pazifik gut 1000 km vor der japanischen Küste. Tamu hat eine Fläche von 310.000 Quadratkilometern und erhebt sich 3,5 km über den Meeresboden. Das Vulkanmassiv ist schon länger bekannt, doch erst jetzt untersuchten Forscher Lavaproben. Sie kamen zu dem Schluss, dass Tamu nicht aus mehreren Vulkanen besteht, wie es bisher angenommen wurde, sondern dass es sich um einen einzigen Vulkan handelt. Damit wäre Tamu der größte Zentralvulkan der Erde. Und nicht nur das! Flächenmäßig  ist Tamu größer als Olympus Mons auf dem Mars und damit der größte Vulkan des Sonnensystems.

Wir bleiben bei Japan. Ein 400 Seiten umfassender Bericht warnt vor einem starken Erdbeben entlang des Nankai-Grabens. Der Graben erstreckt sich vor der Ostküste Japans und beginnt südlich von Tokio und endet bei Kyushu. Ein Beben der Magnitude 9 wäre hier durchaus denkbar und hätte weitaus dramatischere Folgen als das Erdbeben vom März 2011. Es könnte einen Tsunami auslösen, der Küstenabschnitte bis in einer Höhe von 30 m überflutet und gut 320.000 Menschen töten. Auch eine neue Atomkatastrophe wäre durchaus möglich.

Von Japan geht es Richtung Griechenland, genauer zur Vulkaninsel Santorin. Hier entdeckten Wissenschaftler die verkohlten Überreste eines Zeitzeugen der Minoischen Eruption: Bruchus rufipes, ein Samenkäfer. Dieser wurde Opfer des Ausbruches und befand sich zur Zeit der Eruption in einem Topf voller Erbsen. Dieser Topf wurde jüngst in einer Ruine der unter Asche begrabenen Stadt Akrotiri ausgegraben. In dem Erbsentopf befanden sich nicht nur ein Käfer, sondern gleich 286 fertig entwickelte Insekten, sowie deren Laven und Eier.  Das sich die Samenkäfer nur in freier Umgebung vermehren und die Entwicklungszyklen der Insekten bekannt sind, lässt sich anhand der Eier und Laven in den Erbsen die Jahreszeit der Minoischen Eruption bestimmen: es geschah ein einem Tag im Frühsommer!

Neue unterseeische Vulkankette entdeckt

Wissenschaftler der Universität Bergen stellten eine neu entdeckte Vulkankette vor. Sie liegt im Nordatlantik zwischen Spitzbergen und Grönland. Auf einer Länge von 1500 km gibt es Hunderte Vulkane, von denen einige aktiv sind. Die Region in der sich die Vulkankette befindet wird als „Lokis Schloss“ bezeichnet und soll reiche Rohstoffvorkommen beherbergen. Zudem wurden mehr als 50 neue Arten entdeckt. Bei den Lebewesen handelt es sich überwiegend um Mikroorganismen. Jetzt wird diskutiert, ob das Gebiet unter Naturschutz gestellt werden soll, oder ob es zukünftig ausgebeutet wird. Rolf Birger Pedersen erforschte das Gebiet 16 Jahre lang, bevor er die Entdeckung nun publizierte.

Magma-Aufstieg und die „Autobahn der Hölle“

Forscher der Columbia-Universität in New York haben neue Erkenntnisse in Bezug auf den Magma-Aufstieg veröffentlicht. Unter der Leitung von Philipp Ruprecht fanden die Wissenschaftler heraus, dass Magma wesentlich schneller aufsteigen kann, als im Allgemeinen angenommen. Meistens sammelt sich das Magma in einer Magmakammer, die sich mehrere Kilometer tief unter dem Vulkan befindet. In dieser Magmakammer reift das Ursprungsmagma und ändert in Abhängigkeit von Druck und Temperatur seinen Chemismus. Steigt der Gasdruck im Inneren der Magmakammer kommt es zum Vulkanausbruch. Bisher ging man davon aus, dass das Magma Jahre braucht, bis es aus dem oberen Erdmantel bis in die Magmakammer migriert ist. Die Forscher der Columbia-Universität entdeckten nun, dass der Magma-Aufstieg über direkte Kanäle sehr viel schneller geschehen kann.

Sie untersuchten Lavaproben des Vulkans Irazu in Costa Rica, die zwischen 1963 und 1965 vom Vulkan gefördert wurden. Die Lavaproben enthalten Olivin-Kristalle in denen Spuren von elementaren Nickel vorkommen. Das Metall stammt aus dem Erdmantel und ist ein Indiz dafür, dass das Magma schnell aufgestiegen sein muss. Wäre es langsam aufgestiegen, dann wäre das Nickel direkt in die Kristallstruktur verschiedener Minerale eingebaut worden. Geochemiker Terry Plank erklärt: „Es muss dort einen Kanal vom Erdmantel bis zur Magma-Kammer geben. Wir nennen das gerne die Autobahn der Hölle.“

Nickel wurde ebenfalls in Lavaproben von Vulkanen der Cascaden-Range (USA), Kamtschatka und Mexiko entdeckt.

Diese Forschungsergebnisse decken sich mit den Erkenntnissen von Prof. Dr. Dingwell (TU München), der zusammen mit anderen Kollegen Lava des Chaiten in Chile untersuchte. Der Vulkan in Chile ist 2008 ohne größere Vorwarnung ausgebrochen. In diesen Lavaproben untersuchten die Forscher die Kristallisationsränder von Olivin-Kristallen und kamen zu dem erstaunlichen Ergebnis, dass das Magma in wenigen Stunden aufgestiegen sein musste.

Java: Neue Erkenntnisse über Schlammvulkan Sidoarjo

Seit dem 29. Mai 2006 ergießt sich eine unaufhaltbare Schlammflut über mehrere Dörfer im Nordosten Javas. Plötzlich entstand nahe der Stadt Surabaya ein Schlammvulkan: nahe einer Erdgas-Probebohrung bildete sich ein Krater aus dem eine 50 m hohe Schlammfontäne schoss. Der Schlamm hatte eine Temperatur von ca. 100 Grad. Bald begann ein Kegel um den Krater zu wachsen und der Schlammvulkan erhielt den Namen „Lumpur Sidoarjo“, oder kurz „Lusi“

In den ersten Jahren förderte der neu entstandene Schlammvulkan täglich über 100.000 Kubikmeter Schlamm. Mittlerweile reduzierte sich die Förderrate auf 10.000 Kubikmeter. Hinzu kommen große Mengen der klimaschädlichen Gase Methan und Kohlendioxid. Unaufhaltsam überrollte der Schlamm die Häuser mehrere Dörfer. 30.000 Menschen verloren ihre Heimat. Eiligst wurden Dämme um das Areal errichtet; heute kann man von den Kronen der Dämmen aus das riesige Areal überblicken und sieht nicht noch die Giebel einiger Häuser aus der grauen Ebene herausragen.

Das Schlammreservoir ist riesig. Noch bis 2037 soll der Matsch sprudeln. Bisher galt die Probebohrung als Auslöser des Desasters. Man hatte 21.000 Liter Bohrspülung in das 1275 m tiefe Bohrloch gepumpt und so den Druck im Erdinneren erhöht. Doch eigentlich ist es eine geringe Menge künstlich eingebrachter Flüssigkeit, betrachtet man die tägliche Förderrate. Kann eine so geringe Druckänderung tatsächlich die Katastrophe ausgelöst haben? Dieser Frage ging jüngst ein Forscherteam der Universität Bonn und der ETH Zürich nach. Das Team unter Leitung von Dr. Steven Miller untersuchte die Gesteinsformationen Ostjavas und fand heraus, dass sich über der Schicht mit festem Schlamm eine kuppelförmige geologische Struktur befindet, die aus Vulkangestein besteht. Diese nach unten gewölbte Gesteinskuppel hat in etwa die Form einer Parabol-Schüssel und könnte wie ein Reflektor wirken und Erdbebenwellen verstärken. Knapp 2 Tage vor dem Ausbruch des Schlammvulkans ereignete sich im 250 km entfernten Yogyakarta ein schweres Erdbeben der Magnitude 6,3. Diese Beben richtete nicht nur lokal große Schäden an, sondern verstärkte auch die Aktivität der Vulkane Merapi und Semeru. Letzterer ist gut 300 km von Yogyakarta entfernt. Modellrechnungen ergaben nun, dass dieses Beben auch zu der Schlamm-Eruption des Sidoarjo geführt haben könnte. Die Forscher erklären den Vorgang so:  „Die Erdstöße und Nachbeben schickten mehrere Wellenpulse nach Sidoarjo, die die instabile und ohnehin schon unter Druck stehende Schlammschicht mit jedem Puls weiter aufluden. Die Parabol-Formation der Deckschicht habe die Energie der Wellen weiter konzentriert. Als Folge stieg der Porendruck so weit, dass sich der Schlamm verflüssigte und in die angrenzende Verwerfungszone eindrang. Das setzte den Kollaps des gesamten instabilen Systems in Gang“.

Demnach verflüssigte sich die feste Schlammschicht erst durch die Erschütterungen der Erdbebenwellen, die durch die kuppelförmige Deckschicht verstärkt wurden. Ähnliche Prozesse wurden in der Vergangenheit oft bei starken Erdbeben beobachtet. In Christchurch auf Neuseeland kam es zur Boden-Liquefaktion. Damals fürchteten viele Anwohner einen bevorstehenden Vulkanausbruch, da sie dachten der warme Schlamm sei vulkanischen Ursprungs. Auf Java steht das Schlammreservoir durch die auflastenden Gesteinsmassen unter hohen hydrostatischen Druck, da es sich in relativ großer Tiefe befindet. Neu an der Theorie der Bonner Forschergruppe ist, dass Erdbebenwellen auf so großer Distanz den „Boden“ verflüssigen können.

Die Schlamm-Eruption wurde also wahrscheinlich nicht von Menschen verursacht, sondern ist eine Naturkatastrophe. Den Forschern lieferte sie zudem wertvolle Informationen wie Erdbeben hydrothermale Prozesse und sogar Vulkanausbrüche beeinflussen können.

Ein weiteres Forschungsergebnis deutscher Wissenschaftler (Tim Jennerjahn vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie) betrifft die Lebewelt im Fluss Porong und dem Küstengebiet in dem der Fluss mündet. Der Eintrag organischer Schwebestoffe hat sich durch Lusi verdoppelt. Mit fatalen Folgen für das maritime Ökosystem. Die Sauerstoffkonzentration im Wasser ging dramatisch zurück. Für viele Lebewesen wird es kritisch.

Neue Erkenntnisse zum Ausbruch der Campi Flegrei im Pleistozän

Eine internationale Forschungsgruppe, zu der auch Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes für evolutionäre Anthropologie der Universität Bayreuth gehören, untersuchte vulkanische Ablagerungen einer großen Eruption der Campi Flegrei, die sich im Erdzeitalter Pleistozän (genauer Jungpleistozän) vor ca. 39.000 Jahren ereignete. Der Ausbruch hatte einen VEI zwischen 7 und 8 und gilt als die stärkste Eruption Europas in den letzten 200.000 Jahren. Eruptionen dieser Größenordnung werden populärwissenschaftlich als „Supervulkan-Eruptionen“ bezeichnet. Der Vulkanausbruch stieß zwischen 100 und 150 Kubikkilometer Tephra aus, welche sich im italienischen Kampanien meterhoch ablagerte. Es bildete sich eine Tuffschicht, die als „Kampanischer Ignimbrit“ bekannt geworden ist. Genau genommen ist ein Ignimbrit ein vulkanisches Gestein, das aus Ablagerungen pyroklastischer Dichteströme entsteht. Diese dürften bei der Supervulkan-Eruption große Strecken zurück gelegt haben, doch irgendwo geht der Ignimbrit in einen Tuff über, der aus normaler Tephra besteht. Die Vulkanasche stieg bis weit in die Stratosphäre auf und verteilte sich mit den Höhenwinden über weite Teile Osteuropas und Nordafrikas. Nachgewiesen wurden die Ablagerungen bisher im östlichen Mittelmeerraum und im russischen Tiefland. Auf den 1500 Kilometern zwischen den beiden Fundstellen hingegen fehlte bisher der Nachweis entsprechender Ablagerungen. Computermodelle berechneten für diesen Raum eine Ablagerungsmächtigkeit von 5 – 10 cm. Neue Ausgrabungen des Forscherteams vom MPI (unter der Leitung von Dr. Kathryn Fitzsimmons) haben bei Urluia in Rumänien nun eine Tuffschicht freigelegt die bis zu 1 Meter mächtig ist. Chemische Analysen beweisen, dass es sich bei dem Tuff eindeutig um Material handelt, dass vor 39.000 Jahren vom Calderavulkan der Campi Flegrei gefördert wurde und sich sehr schnell ablagerte. Die neuen Funde legen nun die Vermutung nahe, dass der Supervulkan-Ausbruch noch weitaus dramatischer gewesen sein muss, als bisher angenommen.

Das Jungpleistozän wurde durch die Würm-Eiszeit dominiert, es gab allerdings auch einige Wärmeperioden. Der Supervulkan-Ausbruch der Campi Flegrei bedingte  eine deutliche Abkühlung der globalen Temperaturen. Einer Theorie zufolge könnte dieses Ereignis sogar das Aussterben des Neandertalers eingeleitet, oder mit verursacht haben.

Welche Schlussfolgerungen ergeben sich aus diesen Erkenntnissen für Mitteleuropa und speziell für Deutschland? Sollte es noch einmal zu einem Ausbruch dieser Stärke kommen, wäre nicht nur das unmittelbare Umland des Großraums Neapel betroffen. In Abhängigkeit von Windrichtung und Luftströmungen in den oberen Atmosphärenschichten, könnte es auch in Deutschland zu einer Katastrophe unvorstellbaren Ausmaßes kommen. Selbst ein Vulkanausbruch, der um den Faktor 10 geringer ist, als der Beschriebene, könnte sich auf Mitteleuropa und Deutschland stark auswirken. Der Katastrophenschutz in Deutschland hat für so ein Ereignis keinen Notfallplan.

Wenn selbst ein moderater Ausbruch wie der des Eyjafjallajökull den Flugverkehr über Europa zum Erliegen bringen konnte, würde so massiver Aschefallout wie vor 39.000 Jahren das öffentliche Leben zum erliegen bringen. Wahrscheinlich würde schon die Versorgung der Bevölkerung mit den lebenswichtigsten Gütern scheitern. Die Stromnetzte würden kollabieren und damit sogar die Wasserversorgung.

Allerdings ist es sehr unwahrscheinlich, dass sich ein ähnlich starker Ausbruch der Campi Flegrei in absehbarer Zeit widerholt. Zwar zeigt der Calderavulkan in den letzten Monaten Zeichen für magmatische Aktivität im Untergrund, allerdings ist es noch völlig unklar, ob es zu einem Vulkanausbruch kommen wird. Viele Experten sind der Meinung, dass ein neuerlicher Vulkanausbruch eher ein kleinerer sein wird, wie es ihn in der Caldera zuletzt 1158 und 1538 gegeben hat. Für die Menschen in der Umgebung des Vulkans bestimmt eine Katastrophe, global gesehen aber nur ein Ausbruch von vielen.

Quelle: Pressemitteilung des MPI

Vulkane und Klima: Vulkanausbrüche wirken Klimaerwärmung entgegen

Forscher der University of Colorado haben im „Geophysical Research Letters” einen Bericht ihrer neusten Forschungsergebnisse veröffentlicht. Schon seit längerem ist bekannt, dass große Vulkanausbrüche wie der des Pinatubo im Jahr 1991 das Klima beeinflussen können. Aschepartikel und Schwefel-Aerosole gelangen in die Stratosphäre und reflektieren einen Teil der UV-Strahlung. Das bewirkt einen globalen Temperaturrückgang. Neu ist der Effekt, den alltägliche Vulkanausbrüche auf das Klima haben sollen. Die Schwefelmenge, die von ihnen in die Atmosphäre gepustet wird, hat einen ähnlichen Effekt. Der neuen Studie zufolge, müsste die globale, vom Menschen verursachte Klimaerwärmung um ein Viertel höher sein, als sie es tatsächlich ist. Bisher ging man davon aus, dass gestiegene Schwefelemissionen der Schwellenländer die globale Klimaerwärmung bremste. Computersimulationen  zeigen nun, dass die Vulkane dafür verantwortlich sein könnten.

Japan: Pompeji ist überall

Vulkankatastrophen suchten die Menschen schon immer heim und hinterließen ihre Spuren in der Geschichte. Von manchen dieser Katastrophen zeugen heute Ausgrabungsstätten, von denen die bekannteste in Italien liegt:  am 24. August 74 wurden die römischen Städte Pompeji, Herculaneum und Stabiae zerstört. Bei dem Ausbruch des Vesuvs starben mindestens 2000 Menschen. Manche Autoren gehen von beinahe 10.000 Opfern aus. In den pyroklastischen Ablagerungen, die die Stadt 12 m hoch bedeckten wurden zahlreiche menschliche Überreste gefunden. Die verwesten Leichen hinterließen Hohlräume,  die mit Gips ausgegossen wurden. So entstanden die bekannten Gipsleichten. Pompeji ist aber bei weitem nicht die einzige Ausgrabungsstätte in der Menschen im Augenblick ihres gewaltsamen Todes durch einen Vulkanausbruch konserviert wurden. Vor wenigen Monaten machten Grabungsfunde vom Vulkan Tambora in Indonesien Schlagzeilen und jüngst entdeckte man die sterblichen Überreste eines „Samurai“ in Japan. Die Leiche des Mannes, der eine Rüstung aus Metallplatten trug, die mit Lederschnüren verbunden waren, wurde in den Ablagerungen eines Pyroklastischen Stroms gefunden. Der Pyroklastische Strom entstand im 6. Jahrhundert und wurde vom Vulkan Haruna generiert, der nordwestlich von Tokio liegt. In dieser Gegend wurden beim Bau von 2 Autobahnabschnitten schon mehrere bedeutende archäologische Funde gemacht und das Areal ist als Ausgrabungsgebiet Kanai Higashiura bekannt. Zwei besondere Umstände betonen die Wichtigkeit des Fundes: der Mann hatte sich dem Pyroklastischen Strom entgegengestellt und war nicht geflüchtet. Neben dem Mann fand man Bruchstücke eines Kinderschädels. Archäologen spekulieren nun darüber, ob der Mann den Vulkan besänftigen wollte, und ob das Kind vielleicht sogar geopfert wurde. Eine DNA-Analyse soll nun zeigen, ob der Mann einer höhergestellten Familie zugeordnet werden kann.

Eine weitere bedeutende Ausgrabungsstätten, die mit einer Vulkankatastrophe zusammenhängt findet man auf Santorin. Seit dem letzten Jahr sind die Ausgrabungen von Arkotiri wieder für Besucher zugänglich.

Moderne Ruinenstädte kann man auf Montserrat und in Chile besichtigen. Auf Montserrat wurde die Inselhauptstadt Plymouth von Pyroklastischen Strömen zerstört. In Chile ist es die Stadt Chaiten, die Opfer von Laharen wurde.

Neue Erkenntnisse über die Entstehung von Vulkanausbrüchen

Vulkane können auf sehr unterschiedliche Arten ausbrechen: mal fließt die Lava ruhig aus dem Förderschlot und bildet relativ harmlose Lavaströme, mal eruptiert Lava in gewaltigen Explosionen die sogar das globale Klima ändern können. Zwischen den Extremen sind vielfältige Mischformen möglich. Die Ursachen für das unterschiedliche Verhalten der Vulkane liegen im Magma begründet. So wird die Lava genannt, wenn sie sich noch im Inneren der Erde befindet und viel Gas enthält. Wichtige Kriterien für die Art des Vulkanausbruches sind die chemische Zusammensetzung des Magmas, Druck, Temperatur, Viskosität, Kristallisation und die Rheologie der Gasblasen. Letztem Kriterium kommt eine ganz besondere Bedeutung zu, dass fand jüngst eine internationale Forschergruppe unter Leitung von Don Baker heraus. Die Forscher untersuchten Lavaproben vom Ätna und Stromboli am Schweizerischen Paul-Scherer-Institut.

Winzige Lavastücke wurden mittels eines neuentwickelten Lasers erhitzt und mit Hilfe eines TOMCAT – Computertomografen in Realzeit beobachtet. Im Blickpunkt standen dabei die Blasenbildung und die Veränderungen des Mikrogefüges der Lavaprobe unter Hitzeeinwirkung.

Zwei Laser erhitzten die Lavaprobe auf über 1000 Grad bis die Probe geschmolzen war. Die Basaltprobe enthielt 3 Prozent Wasser, welches bei der Erhitzung verdampfte und Gasblasen bildete die unter Druck standen. Während des Schmelzvorganges nahm das Volumen der Lavaprobe stark zu. So wuchs eine reiskorngroße Probe auf die Größe einer Cherry-Tomate. Die Forscher variierten nun die Geschwindigkeit der Aufheizung und beobachteten, dass die Probe explodierte, wenn man sie zu schnell erhitzte. Es entstanden große Gasblasen, bevor das Material geschmolzen war. Da der Gasdruck nicht langsam abgebaut werden konnte, das Gestein aber an Widerstandskraft (bzw. Bruchfestigkeit) verlor, kam es zum Bersten des Materials. Wurde die Probe hingegen langsam erhitzt, bildeten sich Gasblasen die ruhig aus der Schmelze entwichen.

Laut Baker sind die ersten 10 Sekunden der Blasenbildung entscheiden, ob die Gasblasen die Gesteinsprobe zerbersten, oder ob eine Schmelze entsteht, aus der das Gas langsam entweicht. Wenn in den ersten 10 Sekunden nichts passiert ist, dann passiert auch im Folgenden nichts dramatisches mehr. Die Forscher übertragen die Erkenntnisse ihrer Arbeit auf das Ausbruchsverhalten der Vulkane und kommen zu dem Schluss, dass es sich auch innerhalb der ersten Sekunden der Blasenbildung im Magma entscheidet, ob der Vulkan explosiv, oder effusiv ausbricht.

Bei der Übertragung solcher Forschungsergebnisse muss allerdings immer berücksichtigt werden, dass den Wissenschaftlern nur Lavaproben zur Verfügung stehen und kein Magma. Ein Umstand, der erst einmal wie Wortklauberei vorkommen mag, in der Tat aber eine der größten Schwächen der experimentellen Vulkanologie darstellt. Lava ist ja bereits weitgehend entgastes Magma. Der Lava fehlt der größte Teil volatiler (flüchtiger) Komponenten, daran ändert auch das Schmelzen der Lava nichts. Waren in der Lavaprobe 3 Prozent Wasser enthalten, so muss im Magma weitaus mehr Wasser enthalten gewesen sein. Das Problem ließe sich vielleicht verringern, wenn den Wissenschaftlern Probenmaterial aus dem Erdinneren zur Verfügung stände. Da man an unverändertes Magma kaum rankommt, wäre hier noch Ganggestein, oder Material aus Plutone am sinnvollsten.


(Quelle: http://www.psi.ch/media/x-rays-provide-insights-into-volcanic-processes)

error: Content is protected !!