Wie groß ist die akute Ausbruchsgefahr bei einem aktiven Vulkan? US-Forscher haben einen neuen Indikator für diese Bedrohung aufgespürt: Wie sie feststellten, ist das Magma unter einem Feuerberg die meiste Zeit viel zu fest für einen Ausbruch. Wird das geschmolzene Gestein dann aber flüssig, ist dies ein akutes Warnzeichen, wie sie im Fachmagazin „Nature“ berichten. Dieser Umschwung kann überraschend schnell ablaufen.
Die Erde bebt, Rauch und Asche steigen auf und der Berg speit glühende Lava: Vulkanausbrüche können Tod und Zerstörung bringen, vor allem wenn die umliegenden Orte nicht rechtzeitig evakuiert wurden. Wie aktiv oder gefährlich ein Feuerberg aber ist, lässt sich bisher nur bedingt vorhersagen. Kari Cooper von der University of California in Davis und ihre Kollegen haben nun einen weiteren Faktor identifiziert, der bei der Einschätzung der Bedrohung helfen könnte.
Zustand des Magmas entscheidend
Die Forscher führten ihre Untersuchungen am Vulkan Mount Hood im US-Bundesstaat Oregon durch. Dieser Feuerberg wies in den letzten 15.000 Jahren vier Eruptionsperioden auf. Die letzte aktive Phase fand zwischen 1740 und1810 statt, aber bis ins Jahr 1903 gab es noch kleinere Dampf- und Asche-Ausbrüche. Mount Hood gilt damit als potenziell aktiver Vulkan. Vor allem seit dem Ausbruch des Mount St. Helens im Jahr 1980 wird auch Mount Hood daher intensiv überwacht.
„Üblicherweise denken die Leute, dass unter einem Vulkan grundsätzlich ein Reservoir flüssigen Magmas sitzt“, sagt die Vulkanologin. Doch das sei nicht der Fall. Ein Teil des Magmas ist stattdessen kühl und kristallisiert aus. Wenn Magma jedoch zu mehr als 50 Prozent auskristallisiert ist, wird es unbeweglich – eine Eruption ist dann nicht möglich. Der Zustand des Magmas verrät daher viel über die unmittelbare Eruptionsgefahr.
Auf Warteposition kaltgestellt
Für ihre Studie untersuchten Cooper und ihre Kollegen die Beschaffenheit des Magmas unter dem Vulkan. Sie sammelten Lavaproben und analysierten in den Kristallen das Verhältnis der Isotope von Uran und Thorium. Dieses gibt Auskunft darüber, welche Zustände das Magma vor dem Ausbruch durchlaufen hat. Auf diese Weise konnten sie dessen Geschichte rekonstruieren.
Das Ergebnis: „Wir haben festgestellt, dass sich das Magma unter dem Mount Hood mindestens 20.000 Jahre, wahrscheinlich sogar mehr als 100.00 Jahre auf Warteposition befand“, sagt Koautor Adam Kent von der Oregon State University. Während dieser Zeit war das Magma nicht flüssig, sondern sozusagen kaltgestellt, und das zwischen 88 und 99 Prozent der Zeit. In diesem Zustand aber wäre eine Eruption nicht möglich gewesen.
Umschwung kommt sehr schnell
Die Untersuchungen enthüllten aber auch, dass der Umschwung dann ganz schnell kommen kann. Es bedarf dann nur einer leichten Erwärmung, um das Magma zu verflüssigen und einen Ausbruch einzuleiten. „Beim Mount Hood liegt diese Schwelle bei rund 750 Grad Celsius“, erklären die Forscher. „Wenn sich das Magma nur um 50 bis 75 Grad wärmer wird als das, steigt die Viskosität und das geschmolzene Gestein wird mobil.“ Und das kann innerhalb von Wochen oder Monaten passieren.
Nach Ansicht der Forscher kann dieses Wissen dazu beitragen, künftige Ausbrüche besser vorherzusagen. Neben Gasmessungen und der Überwachung der Bodenbewegungen rund um einen Vulkan kann es sinnvoll sein zu überprüfen, wie heiß das Magma im Untergrund gerade ist. Strömt beispielsweise heißes Material aus tieferen Schichten nach, kann das kalte Reservoir schnell aufgeheizt und mobilisiert werden.
„Es ist ermutigend, dass sich mit Hilfe der modernen Technologie feststellen lässt, wann das Magma beginnt sich zu verflüssigen“, sagt Kent. Als nächstes müsse man nun herausfinden, ob die beim Mount Hood beobachteten Zusammenhänge auch auf andere Vulkan zutreffen. Erste Hinweise darauf gibt es aber schon. (Nature, 2014; doi: 10.1038/nature12991)
(Nature /Oregon State University, 17.02.2014 – NPO)
