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Feuerwalze unter Wasser

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 22.06.2009 09:38

Untermeerische Vulkane galten bislang als wesentlich gutmütiger als ihre Genossen an Land, insbesondere, wenn sie tief im Ozean saßen. Doch das ist offenbar ein Trugschluss gewesen. Eine internationale Expedition zum Gakkelrücken im arktischen Ozean hat Beweise für explosiven Vulkanismus in 4000 Metern Meerestiefe gefunden. In der aktuellen „Nature“ berichten die Forscher über Explosionen in der Tiefsee.

An Land wäre es vermutlich ein gleichermaßen faszinierendes wie beängstigendes Naturschauspiel gewesen: Im Sommer 2001 registrierten Seismometer in Nordpolnähe fast im Minutentakt Geräusche, die verdächtig nach den Eruptionen explosiver Vulkane wie des Vesuvs oder des Pinatubo klangen. Aber diese Geräusche kamen vom Boden des arktischen Ozeans, und der ist an der Stelle, an der sich die Messgeräte befanden, rund 4000 Meter tief. „Ich hatte mich damals nicht getraut, das als Explosion zu interpretieren, weil man einfach sagte, dass eine explosive Tätigkeit unterhalb von drei Kilometern Wasser nahezu ausgeschlossen ist“, erzählt Vera Schlindwein, Leiterin der Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe „Mittelozeanische Vulkane und Erdbeben“ am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung.

Eisbrecher Oden im Sommer 2007Heute weiß es die Geophysikerin besser. Zusammen mit Kollegen aus den USA, Schweden und Japan ist Schlindwein im vergangenen Sommer nämlich zu der Stelle zurückgekehrt, an der 2001 die merkwürdigen Geräusche protokolliert wurden, und hat mit Unterwasserrobotern und Kameras nachgesehen. Es ist der Gakkelrücken, ein ganz besonderer Teil des weltweiten Netzes von mittelozeanischen Rücken, an denen sich ständig neue ozeanische Kruste bildet. Am Gakkelrücken geht das besonders langsam, mit einer Geschwindigkeit von weniger als einem Zentimeter pro Jahr. Zum Vergleich: Der nördliche mittelatlantische Rücken spreizt sich mit 2,5 Zentimetern pro Jahr, im Pazifischen Ozean werden Raten von bis zu zwölf Zentimetern erreicht.

Camper auf TauchstationBei ihren Tauchfahrten im zentralen Tal des 1800 Kilometer langen Gakkelrückens fanden die Forscher der Agave-Expedition über eine Fläche von zehn Quadratkilometer verteilt Ascheschichten, wie sie an Land von so genannten pyroklastischen Strömen bekannt sind. Das sind rasend schnelle, heiße Wolken aus winzigen Gesteinströpfchen, Asche und vor allem Gas, die die Hänge mancher Vulkane hinabschießen. Ein solcher Strom vernichtete beispielsweise beim berühmten Vesuvausbruch am 24. August 79 nach Christus die römische Stadt Herculaneum. Das Problem ist nur: Der Vulkan braucht für solche Wolken Gas, und damit sollte er, so die bisherige Lehrmeinung, unterhalb von 3000 Metern Wassertiefe ein ziemliches Problem haben. Schlindwein: „Eine Möglichkeit, Explosionen zu triggern, ist, dass das heiße Magma mit dem Wasser reagiert und dann Wasserdampf entsteht, und dass ist genau das, was unterhalb von drei Kilometern Wassertiefe wegen dem Umgebungsdruck nicht mehr funktionieren kann.“

Bathymetrische Karte des GakkelrückensAm Boden des Gakkelrückens drücken fast 400 Kilogramm auf jeden Quadratzentimeter und sorgen dafür, dass kein Wasserdampf entsteht. Als alternatives Treibmittel für einen pyroklastischen Strom kommt nur noch Kohlendioxid in Frage, und zwar sehr viel davon. Vera Schlindwein: „Wir vermuten, dass es mindestens 13 Gewichtsprozent gewesen sein muss, und das ist für ein Magma an einem mittelozeanischen Rücken sehr, sehr viel.“ Bis zu zwei Kilometer hoch muss das Gas Gesteinsbläschen und Asche allem Umgebungsdruck zum Trotz ins Ozeanwasser emporgetrieben haben, und das gleich mehrfach. „Es wird eine unglaubliche Gasexplosion gewesen sein“, erklärt Expeditionsleiter Robert Sohn vom US-Meeresforschungsinstitut Woods Hole. An Land wäre es tatsächlich ein beeindruckendes und beängstigendes Schauspiel gewesen.

Pyroklastische ResteDie Vulkane, die vermutlich dafür verantwortlich waren, sind dagegen weniger eindrucksvoll. „Sie sehen ein bisschen wie Donuts aus“, meint Sohn, „sie haben einen Rand mit einem riesigen Krater in der Mitte.“ Die Vulkane haben Durchmesser von bis zu zwei Kilometern, sind aber nur ein paar hundert Meter hoch. Drei davon haben sich die Teilnehmer der Agave-Expedition genauer angeschaut und sie nach drei Protagonisten der nordischen Götterwelt benannt: Odin, Thor und Loki. „Wir glauben, dass sie bei den Explosionen entstanden, die für die Aschelagen verantwortlich waren“, schätzt Robert Sohn.

Zu den spannenden Fragen gehört jetzt, wie sich unter dem Gakkelrücken soviel Gas ansammeln konnte, dass es zu der Serie von explosiven Eruptionen kam. „Wir haben uns vorgestellt, dass es eine relativ tief sitzende Magmakammer mit einem starken Dach geben könnte“, so Vera Schlindwein. Unter diesem Dach hätte sich das Gas langsam ansammeln können, schließlich ist der Rücken nur mäßig aktiv. „Weil zwischen den Ausbrüchen Tausende oder Zehntausende von Jahren liegen können“, ergänzt Robert Sohn, „könnte sich das Gas zu einer Kohlendioxidblase tief unter dem Meeresboden ansammeln.“ Bei einer Eruption würden die Gasblase und das Magma wie bei einer Sektflasche überschäumen.

SeismometerWenn das stimmt, dürfte am Gakkelrücken jetzt erst einmal Ruhe einkehren. Es wird Jahrtausende brauchen, damit sich wieder genug Gas im Untergrund angesammelt hat. Die Forscher um Robert Sohn und Vera Schlindwein wollen jetzt ihre Daten über die Eruptionen genau durchforsten und eine Tomographie des Untergrunds anfertigen, auf der man vielleicht die Magmakammer erkennen kann. Klar ist jedenfalls, dass explosive Vulkanausbrüche auch in großen Wassertiefen möglich sind und auch vorkommen. Vielleicht bekommt man jetzt, da man das weiß, an ähnlich langsamen Ozeanrücken wie Gakkel die Möglichkeit, sie live zu beobachten. Dumm nur, dass der andere extrem langsame Ozeanrücken jenseits der „roaring forties“ liegt, in den sturmgepeitschten Breitengraden zwischen Südafrika und der Antarktis. Dorthin zu gelangen ist ähnlich schwierig wie Expeditionen ins Nordpolarmeer.

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