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StartseiteForschung aktuellRätsel um Ausbruchmechanismus scheint gelöst06.01.2014

SupervulkaneRätsel um Ausbruchmechanismus scheint gelöst

Supervulkane besitzen zwar das Potenzial, die Zivilisation auszulöschen, brechen jedoch glücklicherweise so selten aus, dass sich die Gefahr verdrängen lässt. Nun haben Forscher herausgefunden, welcher Mechanismus eine Eruption auslöst.

Von Dagmar Röhrlich

Die Grand Prismatic Spring ist die farbenprächtigste und eine der heißesten Quellen im Yellowstone Nationalpark (Holger Kroker)
Die Grand Prismatic Spring ist die farbenprächtigste und eine der heißesten Quellen im Yellowstone Nationalpark (Holger Kroker)
Weiterführende Information

Keine menschliche Besiedlung vor der Toba-Katastrophe (Deutschlandfunk, Forschung Aktuell, 11.06.2013)

Leben auf dem Vulkan (Deutschlandradio Kultur,Thema, 29.01.2013)

Tanz auf dem Vulkan (Deutschlandfunk, Wissenschaft im Brennpunkt, 25.12.2011)

Unter dem US-Nationalpark Yellowstone schlummert ein Vulkan, der seine Existenz immer wieder mit heftigen Eruptionen beweist. Eine der verheerendsten ereignete sich vor 640.000 Jahren: Damals entstand bei einem Supervulkanausbruch das riesige Kratersystem, das den Nationalpark heute prägt:

"Im Grunde ist ein Supervulkanausbruch eine Eruption, die Hunderte oder Tausende Male stärker ist als die eines normalen Vulkans wie des Pinatubos. Auch die Konsequenzen sind viel gravierender. Ein Supervulkanausbruch kann einen ganzen Kontinent unter Asche begraben, und er hat dramatische Folgen fürs Klima. Der Ausbruch des Pinatubo 1991 senkte die globale Durchschnittstemperatur um knapp ein halbes Grad. Ein Supervulkan lässt sie für mehr als ein Jahrzehnt um zehn Grad fallen,"

schätzt Wim Malfait von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt im schweizerischen Dübendorf. Yellowstone ist der bekannteste aller Supervulkane, und niemand kann sagen, wann er wieder ausbricht. Bislang war noch nicht einmal klar, welche Kräfte überhaupt solche Mega-Ausbrüche auslösen können. Supervulkane werden schließlich aus einer sehr viel größeren Magmakammer gespeist als normale. Das macht den Aufbau des notwendigen Drucks schwierig:

"Wir haben deshalb experimentell die Dichte des Magmas bestimmt, das bei einem Supervulkanausbruch freigesetzt wird. Damit berechnen wir dann, wie hoch in der Magmakammer der Überdruck für einen Ausbruch sein muss. Wir fanden heraus, dass es nur einen Mechanismus gibt, um solche Drücke zustande zu bringen: Es ist der Auftrieb des Magmas selbst."

Genauer: Es ist der Auftrieb, der entsteht, weil das geschmolzene Gestein leichter ist als das umgebende, feste. Wim Malfait:

"Mit dieser Kraft drückt das geschmolzene Gestein so lange und so heftig gegen das Dach der Kammer, bis sie aufreißt. Die Schmelze kann an die Oberfläche durchschlagen, und der Ausbruch beginnt."

Zu diesem Ergebnis kam nun zeitgleich auch eine zweite Forschergruppe mit Hilfe von Computersimulationen. Der Mechanismus, der den Ausbruch eines Supervulkans auslöse, unterscheide sich grundlegend von dem bei normalen Vulkanen, erklärt Luca Caricchi von der Universität Genf:

"Wir fanden heraus, dass es für normale Ausbrüche reicht, wenn neues Magma in die Kammer aufsteigt. Bei großen Eruptionen, die mehr als 500 Kubikkilometer an Lava und Asche fördern, ändert sich der Mechanismus dann."

Dabei gilt: Je größer die Magmakammer ist, umso größer wird der Einfluss des Auftriebs. Die Simulationen der Genfer Forscher helfen also dabei, normale Eruptionen von Superausbrüchen abzugrenzen:

"Wir konnten mit unseren Simulationen jedoch auch berechnen, wie groß ein solcher explosiver Ausbruch überhaupt werden kann: Danach können sich theoretisch bis zu 35.000 Kubikkilometer Material in der Erdkruste ansammeln."

Die größte denkbare Magmakammer dürfte es somit auf eine Ausdehnung von rund 90 Kilometern bringen, erklärt Luca Caricchi: Würde sie größer, verteile sich das Magma über eine zu große Fläche und kühle zu schnell ab, um auszubrechen. Diese größtmögliche Eruption hat es auch schon gegeben: etwa bei der Entstehung des Fish Canyon Tuffs in der La Garita Caldera im heutigen Colorado. Die neuen Ergebnisse sollen nun dabei helfen, die Wahrscheinlichkeit und den Ort künftiger Ausbrüche besser abschätzen zu können. Denn die Risikoberechnung ist schwierig, da Supervulkanausbrüche sehr selten sind: Sie ereignen sich - statistisch gesehen - nur etwa alle 75.000 Jahre. 

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