Geophysik Wie kleinste Kristalle Vulkane zum Explodieren bringen

Warum explodieren Vulkane von jetzt auf gleich? Geophysiker der Uni Bayreuth haben eine Antwort gefunden. Kleinste Teilchen, sogenannte Nanolithe, sorgen dafür, dass der Druck ansteigt und mit einem Schlag entweicht.

Vulkanausbruch
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Kleine Ursache, große Wirkung. Bei Vulkanen ist das fast noch untertrieben, wie neueste Forschungen aus Deutschland zeigen. Kleinste Nanokristalle, nur 25 Nanometer groß, können Vulkane zum Explodieren bringen. Nanometer ist der Millionste Teil eines Millimeters. Wie schafft ein so kleines Teil diesen Effekt? Weil es für eine Kettenreaktion sorgt, beschreibt es Dr. Danilo Di Genova vom Bayerischen Geoinstitut (BGI) der Universität Bayreuth.

Dr. Danilo Di Genova bereitet eine Experiment vor
Dr. Danilo Di Genova bereitet am BGI ein Experiment mit basaltischem Magma unter hohen Drücken und hohen Temperaturen vor. Bildrechte: Christian Wißler

Sehr kleine Kristallkörnchen mit hohen Anteilen von Eisen, Silizium und Aluminium stehen am Anfang einer Verkettung von Ursachen und Wirkungen, die für die Bevölkerung im Umkreis eines Vulkans mit einer Katastrophe enden kann.

Dr. Danilo Di Genova, BGI

Die Winzlinge, zehntausend mal dünner als ein menschliches Haar, sorgen dafür, dass Lava, die sonst leicht dahinfließt, zähflüssig wird und damit weit weniger durchlässig für Gase, die aus dem Erdinneren aufsteigen. So wird kontinuierlich Druck aufgebaut, bis es zur Explosion kommt. Deshalb "kann die Inaktivität scheinbar friedlicher Vulkane trügen", so Di Genova.

Ging auch Pompeji so unter?

Das deutsch-britische Forschungsteam unter seiner Leitung hatte für die Studie Spuren dieser für das Auge unsichtbaren Teilchen in der Asche ausgebrochener Vulkane nachgewiesen. Nach Untersuchungen im Labor war klar: Nanolithen können aus siliziumarmem und damit leichtflüssigem Magma – wir kennen es auch als erkaltetes Basalt nach den Ausbrüchen an den Hängen der Vulkane – einen zähen Brei machen. Di Genova vermutet, dass sich auch im Jahr 79 v.Chr. am Vesuv eine derartige Explosion des Vulkans ereignete und die Menschen tödlich überraschte.

Mikroskopische Aufnahme eines Nanokristalls
Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme eines Nanokristalls (Durchmesser: ca. 25 Nanometer) in einem basaltischen Magma vom Ätna in Italien. Der mit Eisen (Fe) angereicherte Nanokristall wurde in einem Labor des BGI hergestellt. Bildrechte: Nobuyoshi Miyajima

In weiteren geochemischen Versuchen und mit Computersimulationen will der Forscher jetzt die Prozesse im Inneren der Vulkane besser verstehen lernen. Vielleicht führt das eines Tages dazu, das wir Ausbrüche genauer vorhersagen und Menschenleben retten können.

Link zur Studie

Die Studie "Danilo Di Genova et al.: In situ observation of nanolite growth in volcanic melt: A driving force for explosive eruptions" ist in Science Advances erschienen.

(gp)

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