Ausbruch auf die Minute: Erst „Blasenfallen“ im Schlot eines Geysirs ermöglichen die bekannten regelmäßigen Ausbrüche von Geysiren wie dem „Old Faithful“ im Yellowstone Park, wie Geologen nun herausgefunden haben. Diese besonderen Bedingungen erklären, warum diese faszinierenden vulkanischen Quellen so selten sind, schreiben die Forscher im „Journal of Volcanology and Geothermal Research“
Geysire sind eine faszinierende Form des Vulkanismus: Anstatt lediglich als heiße Quelle vor sich hin zu brodeln, können sie eine Fontäne aus Dampf und kochendem Wasser bis zu 60 Meter hoch in den Himmel schießen. Bei einigen Geysiren geschehen diese Ausbrüche so regelmäßig, dass man fast eine Uhr danach stellen könnte: „Old Faithful“ im Yellowstone Nationalpark ist besonders zuverlässig und spuckt seine Fontäne derzeit ziemlich genau alle 91 Minuten.
Spezielle geologische Verhältnisse
In einem Geysir erhitzt tief liegende Magma die Wassersäule einer Quelle. Dieses Wasser darf jedoch nicht in einem flachen Tümpel vorhanden sein, sondern muss in einem schmalen, aber tiefen Schlot stehen. Der Druck lässt das Wasser in der Tiefe erst bei viel höheren Temperaturen kochen. Dadurch heizt sich langsam die gesamte Wassersäule auf. Erst wenn sie an der Oberfläche zu kochen beginnt, fällt der Druck in den darunterliegenden Wasserschichten, so dass auch diese verdampfen können. So verdampft fast schlagartig das gesamte Wasser im Schlot: Der Geysir bricht aus.
Dieses Grundprinzip ist schon seit über 150 Jahren bekannt, allerdings stellt es die Verhältnisse zu einfach dar: Geysire sind selten, weltweit gibt es weniger als tausend. Außerdem unterscheiden sie sich stark in ihrem Verhalten. Es muss also ganz spezielle Bedingungen geben, um eine vulkanische Quelle zum Geysir zu machen.
Kurven und Beulen als Blasenfalle
Geologen um Michael Manga von der University of California in Berkeley sind diesen Bedingungen auf der Spur: Sie untersuchten Geysire im Yellowstone Park und im El Tatio Geysirfeld in Chile mit Drucksensoren, Temperaturmessungen und seismischen Messgeräten. In Chile durften sie sogar Videokameras im Inneren der Geysire versenken.
Dabei fanden sie heraus: Schlaufen, Beulen und kleine Höhlen im Schlot sind offenbar verantwortlich für das Verhalten eines Geysirs. Sie wirken als „Blasenfallen“: „Die meisten Geysire scheinen eine Blasenfalle zu haben, die von unten kommenden Dampf sammelt“, erklärt Manga. Die im Dampf gespeicherte Hitze erwärmt die Wassersäule darüber mehr und mehr, bis es zum Ausbruch kommt. Gelegentlich entkommende Dampfblasen verursachen kleinere Eruptionen des Geysirs, die oft eine größere Fontäne einleiten.
Vom Labor-Geysir zum Vulkan
Anhand ihrer Ergebnisse bauten die Forscher auch einen Mini-Geysir aus Glas im Labor. An diesem Modell können sie Eigenschaften wie etwa den Temperaturverlauf in unterschiedlichen Tiefen besser nachvollziehen und auch langfristigere Videoaufzeichnungen machen. Der Labor-Geysir produzierte jedoch erst dann zuverlässig regelmäßige Ausbrüche, nachdem ein paar Schlaufen in seinem Glas-Schlot die nötige Blasenfalle bildeten.
Diese neuen Erkenntnisse sind nicht nur für Geysire wichtig: Manga sieht viele Ähnlichkeiten zu Vulkanausbrüchen. Vulkane sind jedoch noch komplizierte zu untersuchen als Geysire: In ihre Schlote lassen sich keine Sensoren und Kameras tauchen. Die Geologen nehmen jedoch an, dass das Prinzip der Geysire auch als Modell für viele Vulkane dienen könnte. (Journal of Volcanology and Geothermal Research, 2015; doi: 10.1016/j.jvolgeores.2015.01.002)
(University of California – Berkeley, 25.02.2015 – AKR)
