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Beim Ausbruch beobachtet

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 28.06.2012 10:10

Drei Viertel aller irdischen Vulkanausbrüche ereignen sich an untermeerischen Vulkanen und bleiben meist unbemerkt. Und so ist es vor allem Glück, wenn ein solcher Ausbruch beobachtet werden kann. Genau dieses Glück hatten US-Forscher 2011 mit gleich drei Schiffen am Axial Seamount, 480 Kilometer vor der Küste des US-Bundesstaats Oregon. Ein internationales Team an Bord des deutschen Forschungsschiffes "Sonne" konnte am Monowai südlich der Fidschi-Inseln zumindest die Folgen eines solchen Ausbruchs kartieren.

Die Lavaflüsse des jüngsten Ausbruchs am Axial-Vulkan vor Oregon (Bild: MBARI).Der Axial-Vulkan ist Teil des Juan-de-Fuca-Rückens, an dem die gleichnamige kleine Platte und die gewaltige Pazifische Platte auseinanderweichen. Deshalb wird das Gebiet seit langem untersucht. "Seit 1990 haben wir dort ein untermeerisches Vulkanobservatorium", erklärt Bill Chadwick von der Oregon State University, "mit einer Vielzahl an Instrumenten, deren Daten wir immer wieder einsammeln." 1998 zeichneten diese Instrumente einen Ausbruch des Axial-Vulkans auf und im vergangenen Jahr wieder einen - dazwischen lief, wie sich jetzt herausstellte, ein kompletter vulkanischer Zyklus unter genauester Beobachtung ab. Spektakulärer Höhepunkt war jedoch der Ausbruch vom April 2011, denn da waren gleich drei Forschungsschiffe zugegen, wenn auch eigentlich mit anderen Aufträgen. Die Forscher ließen sich die Chance jedoch nicht entgehen und warfen ihre jeweiligen wissenschaftlichen Programme über den Haufen und koordinierten per E-Mail ein neues. Da jedes der Schiffe eine andere Ausrüstung an Bord hatte, arbeiteten die Wissenschaftler im wahrsten Sinne des Wortes Hand in Hand: So wurden die Kartierungsdaten des Meeresbodens - kaum war der automatische Tauchroboter wieder an Bord - auf eine Festplatte geladen, die dann ein Crew-Mitglied per Surfbrett zum nächsten Schiff brachte, wo sie für die Planung der Arbeit des nächsten Tages eingesetzt wurden.

So maßen die Wissenschaftler die Veränderungen am Meeresboden. "Der Boden blähte sich wie ein Ballon auf, mit 15 Zentimetern jährlich. In den fünf Monaten vor dem Ausbruch 2011 verdreifachte sich diese Rate, und kurz vor der Eruption hob sich der Boden in 40 Minuten um sieben Zentimeter. Da war das Magma auf dem Weg an die Oberfläche", erklärt Chadwick. Da sich das flüssige Gestein dabei förmlich den Weg durch die rigide Kruste brechen muss, wird der Aufstieg auch von einem wahren Trommelfeuer an Erdbeben begleitet. "Das Magma schoss rund zweieinhalb Stunden lang von Tausenden Erdbeben begleitet nach oben", berichtet Chadwicks Kollege Bob Dziak, "den Mechanismus kennen wir von Land, aber hier konnten wir ihn erstmals an einem submarinen Vulkan beobachten."

Das deutsche Forschungsschiff "Sonne" hat seinen Tätigkeitsschwerpunkt im Pazifik (Bild: Geomar).Die Lava selbst war offenbar sehr dünnflüssig und verteilte sich über ein großes Gebiet, sobald sie die Oberfläche durchbrochen hatte. Ein Blick in die Daten zeigte, dass die Lava seit drei Eruptionen alte Aufstiegswege nutzt und sich anschließend auch an der Oberfläche über dieselben Fließkanäle verbreitete. Weil die Lavaflüsse in der Tiefsee nicht datiert werden können, sondern ihr Alter nur aufgrund von Fotografien geschätzt wird, hat man sich bei der Eruptionshäufigkeit des Vulkans drastisch verschätzt. Craig: "Aufgrund der Kartierungsdaten hatte ich abgeschätzt, dass der Vulkan in den vergangenen 1000 Jahren etwa alle 25 bis 40 Jahre aktiv war. Aber das, was uns als ein einzelner Lavafluss erscheint, sind in Wirklichkeit zwei oder drei unterschiedliche. Das bedeutet, dass wir jetzt einen typischen Zyklus erlebt haben." Zum nächsten Ausbruch, den die Forscher frühestens 2018 und spätestens 2024 erwarten, will man noch besser als jetzt gerüstet sein. Dann soll das Vulkanobservatorium per Datenkabel mit dem Festland verbunden sein und eine Online-Beobachtung des Geschehens in der Tiefsee vor Ort ermöglichen.

Ein Vulkanobservatorium wird es am Monowai vor den Fidschis auf absehbare Zeit nicht geben, weder mit noch ohne Kabel. Dafür wird der untermeerische Vulkan regelmäßig von Forschungsschiffen angefahren. Im vergangenen Jahr war die "Sonne" wieder einmal vor Ort und von ihren Instrumenten lasen die Forscher an Bord ebenfalls eine Überraschung ab. "Wir haben ihn mit Hilfe eines hochauflösenden Echolots zweimal innerhalb von 14 Tagen untersucht. In dieser kurzen Zeit veränderten sich die Wassertiefen enorm: An einigen Stellen nahm sie um rund 20 Meter zu, an anderen um 72 Meter ab", berichtet Tony Watts von der Universität Oxford. Während der ersten Messung registrierten die Forscher überdies eine gelbliche Verfärbung des Meerwassers, aufsteigende Gasblasen und einen fauligen Geruch. Zusammen mit seismischen Informationen von einer nahen Insel ergab das den Befund, dass während der Messung tatsächlich ein Vulkanausbruch stattgefunden hatte.

Die Veränderungen des Monowai-Vulkans südlich der Fidschi-Inseln (Bild: Nature Geoscience/Ingo Grevemeyer, Geomar).Die zweite Fahrt über den Monowai zeigte dann, wie stark die Eruption den Meeresboden verändert hatte: An einer Stelle hatte sie Teile des Vulkankegels abgetragen, während sie andernorts vulkanische Schlammströme abgelagert und eine neue Kuppe aus Lava gebildet hatte. Anders als angenommen ist das Geschehen am Tiefseeboden also sehr dynamisch. "Noch nie zuvor sind innerhalb so kurzer Zeit so starke Tiefen-Veränderungen gemessen worden", sagt Watts. Bei einer Forschungsfahrt 2004 lag die Spitze des Vulkans 130 Meter unter dem Meer, bei einer anderen 2007 waren es nur noch 50 Meter, 2011 wiederum 100 Meter. Nach jedem Aufblähen und anschließendem Ausbruch muss sich die Magmakammer wieder füllen, und das geht beim Monowai offenbar sehr rasch. "Der Vulkan liegt ganz in der Nähe der Plattengrenze, an der die Pazifische Platte unter die Indo-Australische in den Erdmantel zurücksinkt", berichtet Watts, "das passiert dort recht schnell."