Die meisten Vulkanausbrüche auf der Erde finden ungesehen am Grund der Weltmeere statt. In den letzten Jahren hat die Ozeanographie gezeigt, dass diese U-Boot-Vulkane nicht nur Lava ablagern, sondern auch große Mengen Vulkanasche ausstoßen.
Bernd Zimanowski von der Julius-Maximilians-Universität in Bayern sagte in einer Erklärung:
Selbst unter kilometerdicken Wasserschichten, die großen Druck ausüben und somit eine effektive Entgasung verhindern, muss es also Mechanismen geben, die zu einem ‚explosiven‘ Zerfall von Magma führen.
Wie sind explosive Vulkanausbrüche tief unter Wasser möglich? Zimanowski ist Teil einer internationalen Forschungsgruppe, die nun einen Mechanismus für diese Unterwasserexplosionen aufgezeigt hat. Die Ergebnisse wurden am 29.Juni 2020 in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht.
Das Team forschte am Havre Seamount Vulkan , der nordwestlich von Neuseeland etwa eine halbe Meile (1.000 Meter) unter der Meeresoberfläche liegt. Die wissenschaftliche Gemeinschaft wurde auf den Vulkan aufmerksam, als er 2012 ausbrach. Der Ausbruch erzeugte einen schwimmenden Teppich aus Bimsstein, der sich auf etwa 150 Quadratmeilen (400 Quadratkilometer) ausdehnte, ungefähr die Größe der Stadt Wien.
Für die neue Forschung untersuchte das Team mit einem Tauchroboter die Ascheablagerungen auf dem Meeresboden. Aus den Beobachtungsdaten konnte die Gruppe mehr als 100 Millionen Kubikmeter (3,5 Milliarden Kubikfuß) Vulkanasche nachweisen. Der Tauchroboter entnahm auch Proben vom Meeresboden, die dann im Labor analysiert wurden. Zimanowski sagte:
Wir haben das Material geschmolzen und unter verschiedenen Bedingungen mit Wasser in Kontakt gebracht. Unter bestimmten Bedingungen kam es zu explosiven Reaktionen, die zur Bildung künstlicher Vulkanasche führten.
Der Vergleich dieser Asche mit den natürlichen Proben zeigte, dass Prozesse im Labor denen ähnlich gewesen sein müssen, die in einer Tiefe von 1.000 Metern auf dem Meeresboden stattfanden. Zimanowski hat hinzugefügt:
Dabei wurde das geschmolzene Material in einem Tiegel mit einem Durchmesser von zehn Zentimetern unter eine Wasserschicht gelegt und dann mit einer Intensität verformt, die auch beim Austritt von Magma aus dem Meeresboden zu erwarten ist. Es bilden sich Risse und Wasser schießt abrupt in das erzeugte Vakuum. Das Wasser dehnt sich dann explosionsartig aus. Schließlich werden Partikel und Wasser explosionsartig ausgestoßen. Wir führen sie durch ein U-förmiges Rohr in ein Wasserbecken, um die Kühlsituation unter Wasser zu simulieren.
Die so entstandenen Partikel, die „künstliche Vulkanasche“, entsprachen in Form, Größe und Zusammensetzung der natürlichen Asche.
Die Forscher glauben, dass weitere Untersuchungen auch zeigen sollten, ob Unterwasservulkanexplosionen möglicherweise Auswirkungen auf das Klima haben könnten. Zimanowski sagte:
Bei submarinen Lavaausbrüchen dauert es ziemlich lange, bis die Wärme der Lava auf das Wasser übertragen wird. Bei explosiven Eruptionen wird das Magma jedoch in winzige Partikel zerlegt. Dadurch können Hitzepulse entstehen, die so stark sind, dass die thermischen Gleichgewichtsströme in den Ozeanen lokal oder sogar global gestört werden.
Fazit: Wie explosive Vulkanausbrüche tief im Meer möglich sind.