Egal wie groß, welche Sorte oder wo: Vor einem Ausbruch beben alle Vulkane mit der gleichen Frequenz. Diesen mysteriösen Gleichtakt haben Forscher jetzt in „Nature“ erstmals enträtselt. Mit Hilfe eines Modell entdeckten sie, dass die Interaktion des aufsteigenden Magmas mit den umgebenden Gasen Schwingungen auslöst, die die Erschütterungen erzeugen. Diese Erkenntnis könnte auch die Überwachung und Frühwarnung von Ausbrüchen verbessern.
{1l}
Der Ausbruch eines explosiven Vulkans gehört zu den zerstörerischsten Phänomenen der Natur, Lava, Aschen und Gase werden teilweise kilometerhoch geschleudert. Doch gerade diese Eruptionen kündigen sich an: Kurz vor einem Ausbruch beginnen sie leicht, aber mit Seismometern messbar zu Beben. Je näher die Eruption rückt, desto stärker wird dieser Tremor. Er gilt daher als eines der wichtigsten von Vulkanologen beobachteten Warnzeichen. Doch diese Erschütterungen geben den Wissenschaftlern auch große Rätsel auf:
Vorbeben seltsamerweise bei fast allen Vulkanen gleich
„Dieser Tremor ist sehr mysteriös, vor allem, weil er bei nahezu jedem explosiven Vulkan in der gleichen Frequenz auftritt – egal ob in Alaska, Neuseeland, der Karibik oder Mittelamerika“, erklärt David Bercovici, Geowissenschaftler der Universität Yale. „Das dieses Zittern so universell ist, ist sehr seltsam, weil die Vulkane so unterschiedlich in Größe und Charakter sind. Das ist so, als würde man in fünf ganz verschiedene Blasinstrumente pusten und sie alle klingen genau gleich.“
Einige Wochen bis Minuten vor einem Ausbruch bleiben die Erschütterungen bei fast allen Vulkanen auf ein enges Frequenzband zwischen 0,5 bis zwei Hertz beschränkt. Kurz vor und während der Eruption dann steigen die Beben auf eine höhere Frequenz an und die Bandbreite erweitert sich auf 0,5 bis sieben Hertz. Dieses bei allen auftretende Grundschema ist schwer zu erklären, da Parameter wie die physikalische Struktur, die Magmazusammensetzung und der Gasgehalt sich unterscheiden und daher eigentlich auch die Vorbeben beeinflussen müssten.
Wechselwirkung mit Gasen lässt Magma „wackeln“
Eine Lösung bietet jetzt das von Bercovici und seinem Kollegen Mark Jellinek von der Universität von British Columbia entwickelte mathematische Modell. Dieses deutet darauf hin, dass die Ähnlichkeiten durch das „Magma-Wackeln“ ausgelöst werden. Gemeint ist damit das Schütteln, das auftritt, wenn das aufsteigende heiße Magma mit der blasigen Gashülle interagiert, die es umgibt. Die Faktoren die dieses „Wackeln“ kontrollieren unterscheiden sich kaum zwischen den Vulkantypen und erklären daher, warum die Vorbeben so ähnlich sind.
„Explosive Eruptionen gehöre zu den spektakulärsten und zerstörerischsten Phänomenen der Natur und der Tremor ist sowohl ein wichtiges Warnzeichen als auch ein Hinweis darauf, was im Bausch des Ungeheuers vor sich geht“, so Bercovici. „Dieses Modell liefert nun den dringend benötigten Rahmen, um die Physik dieser Erschütterungen zu verstehen. Dies kann dabei helfen, destruktive Ausbrüche vorherzusagen und rechtzeitig zu warnen.“ (Nature, 24. Feb. 2011, Vol. 470, No. 7335)
(Yale University, 25.02.2011 – NPO)
