Der Ätna, gelegen in Sizilien, ist der aktivste Vulkan Europas und ein natürliches Labor, um die Mechanismen zu verstehen, die die gewaltsamsten Eruptionen auslösen.
Eine von der Cornell University geleitete Studie, an der die Columbia University und die University of Hawaii beteiligt waren, analysierte zwei explosive Episoden, die durch Jahrtausende getrennt waren, und zeigte, wie Variationen in den Gasen des Magmas – Wasser und Kohlendioxid – bestimmen können, ob eine Eruption innerhalb von Stunden oder nach wochenlanger Zurückhaltung erfolgt.
Zwei eruptive Stile in einem Vulkan
- Plinianische Eruption von 122 v. Chr.: Das Magma stieg aus einer Tiefe von 22 km auf und wurde zwischen 2 und 5 km unter der Oberfläche über Wochen zurückgehalten. Das langsame Entweichen von Gasen und die Kristallbildung machten das Magma viskoser, wodurch Druck aufgebaut wurde, der eine plötzliche Explosion auslöste, die Asche in über 26 km Höhe schleuderte und 530 km² von Sizilien bedeckte.
- Fall Stratified Ereignis: Vor 4.000 Jahren aufgetreten, blieb das Magma in größerer Tiefe (24-30 km) mit hohen CO₂-Werten. Der Gasdruck verursachte einen schnellen Aufstieg mit 17,5 m/s und eine explosive Eruption in wenigen Stunden, ohne oberflächliche Zurückhaltungsphase.
Die Rolle der Gase
Professor Esteban Gazel erklärte, dass der Ätna einer der wenigen Vulkane ist, bei denen Wasser und Kohlendioxid um die Kontrolle der Eruption konkurrieren:
- Wenn CO₂ vorherrscht, erfolgt die Explosion schnell und aus großer Tiefe.
- Wenn Wasser vorherrscht, verlangsamt sich der Prozess und konzentriert sich auf oberflächennahe Ebenen.
Diese Erkenntnisse zeigen, dass ein und derselbe Vulkan sehr unterschiedliche Eruptionen hervorbringen kann, abhängig von der gasförmigen Zusammensetzung des Magmas.
Techniken der neuesten Generation
Die Studie verwendete fortschrittliche Methoden zur Analyse von mikroskopischen Bläschen, die in Olivinkristallen eingeschlossen sind:
- Raman-Spektroskopie: Ermöglichte die Messung der CO₂-Dichte und die Berechnung von Druck und Tiefe des Magmas vor der Eruption.
- Magmatische Einschlüsse: Kleine Taschen innerhalb von Kristallen, die Reste von geschmolzenem Gestein oder Gas enthalten, sind entscheidend für die Rekonstruktion der Magma-Geschichte.
- Physikalische und chemische Modelle: Schätzten die ursprüngliche Menge an Wasser und CO₂ sowie die Lagerbedingungen in der Erdkruste.
Implikationen für die Vulkanvorhersage
Das Verständnis, wie Gase die Explosivität des Ätna beeinflussen, hat direkte Auswirkungen auf die Bewertung von Vulkanrisiken:
- Verbessert Frühwarnsysteme in bewohnten Regionen.
- Ermöglicht die Erstellung genauerer Modelle zur Vorhersage von Eruptionen in anderen aktiven Vulkanen.
- Diese Techniken werden bereits in Vulkanen in Chile, Hawaii und anderen Ländern angewendet, um globale Vorhersagemodelle zu entwickeln.
Die Studie zeigt, dass die Explosivität des Ätna sowohl vom Wasser als auch vom Kohlendioxid im Magma abhängt. Diese Dualität erklärt, warum derselbe Vulkan langsame, zurückgehaltene Eruptionen oder schnelle, tiefe Explosionen erzeugen kann.
Die Forschung liefert nicht nur entscheidende Informationen über Sizilien, sondern eröffnet auch die Möglichkeit, die Vorbereitung auf Vulkanrisiken weltweit zu verbessern.
