Die faszinierende Welt der Vulkane zieht Menschen seit jeher in ihren Bann. Diese beeindruckenden Naturerscheinungen, die oft mit explosiven Eruptionen verbunden sind, zeigen jedoch auch ruhige Phasen, in denen sie jahrelang oder sogar jahrzehntelang inaktiv bleiben. Um die komplexen Vorgänge im Inneren eines Vulkans besser zu verstehen und zukünftige Ausbrüche besser vorhersagen zu können, ist es von entscheidender Bedeutung, die Bedingungen im Magma zu erforschen. Ein Team von Vulkanologen der Ludwig-Maximilians-Universität München, unter der Leitung von Dr. Janine Birnbaum, hat kürzlich wichtige Fortschritte in diesem Bereich erzielt.
Die Forschung beschäftigt sich mit der Frage, wie Magma unter einem aktiven Vulkan gespeichert wird und wie es auf Veränderungen reagiert. Magma, das aus der Tiefe der Erde aufsteigt, kann in der Erdkruste für lange Zeit stagnieren. In dieser Zeit kühlt es ab, kristallisiert und wechselt seinen Gasgehalt, was letztendlich seine Wahrscheinlichkeit für einen Ausbruch beeinflusst. Vulkanausbrüche werden häufig durch verschiedene Faktoren wie Temperaturänderungen, die Zufuhr neuen Magmas oder die Bildung von Gasblasen ausgelöst. Diese Gasblasen können mit einer überhitzten Getränkedose verglichen werden, die sich aufbläht und schließlich platzt.
Um die Bedingungen, die während der ruhigen Phasen zwischen den Eruptionen herrschen, besser zu verstehen, führten die Forscher im Krafla-Vulkanfeld in Island Bohrungen durch. Dort entdeckten sie während der Arbeiten am Geothermiekraftwerk Krafla im Jahr 2009 ein Magmareservoir in etwa zwei Kilometern Tiefe. Diese Entdeckung war sowohl unerwartet als auch vielversprechend, da sie den Wissenschaftlern die Möglichkeit gab, das Verhalten von Magma direkt zu untersuchen. Bei der Interaktion mit kaltem Bohrfluid erstarrte ein Teil des Magmas zu Glassplittern, was den Forschern wertvolle Informationen lieferte.
Die ersten Analysen der Glassplitter zeigten, dass sie zwar viele kleine Blasen enthielten, jedoch weniger gelöstes Gas aufwiesen als erwartet. Um diese Diskrepanz zu erklären, entwickelten die Wissenschaftler ein neues numerisches Modell. Dieses Modell offenbarte, dass das Magma auf die Bohrung reagierte und Gas verlor, bevor es vollständig erstarrte. Frühere Messungen hatten ergeben, dass es mehrere Minuten dauert, bis das Magma von etwa 900 °C auf 520 °C abkühlt und erstarrt. Während dieser Zeit kann das Magma entgasen, was die Bildung der Blasen erklärt.
Die Erkenntnisse des Forschungsteams zeigen, dass die Gasgehalte in den Glassplittern nicht die ursprünglichen Bedingungen widerspiegeln, sondern das Ergebnis eines dynamischen Prozesses sind. Dr. Birnbaum beschreibt dies als ein „verwischtes Bild“. Wenn die Forscher jedoch die zeitlichen Veränderungen im Magmasystem verstehen, können sie Rückschlüsse auf die ursprünglichen Bedingungen ziehen. Durch die Simulation der Gasentweichung konnten sie rekonstruieren, dass das „fehlende“ Gas während der Bohrung in weniger als fünf Minuten entwichen war.
Diese neuen Erkenntnisse sind nicht nur für das Verständnis der vulkanischen Aktivität von Bedeutung, sondern könnten auch die Sicherheit bei zukünftigen Arbeiten in geothermischen Feldern auf aktiven Vulkanen erhöhen. Zudem eröffneten sie Perspektiven für gezielte Bohrungen in Magma, die sowohl der Überwachung vulkanischer Aktivitäten als auch der Energiegewinnung dienen könnten.
Insgesamt trägt die Arbeit des Teams um Dr. Birnbaum dazu bei, das komplexe Verhalten von Magma besser zu verstehen und liefert wertvolle Hinweise für die zukünftige Forschung in der Vulkanologie und Geothermie. Die Erkenntnisse, die in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden, könnten dazu beitragen, die Vorhersage von Vulkanausbrüchen zu verbessern und die Nutzung geothermaler Energiequellen effizienter und sicherer zu gestalten.
