Vulkane – die unheimlichen Schöpfer

Weltweit beobachten Forschende aktive Vulkane, um besser erkennen zu können, wann ein Ausbruch bevorsteht. Auch wenn sich Eruptionen nicht präzise vorhersagen lassen: Es gibt Indizien, die auf Veränderungen im Vulkan hinweisen, welche letztendlich zu einem Ausbruch führen können. Drei Bereiche der Forschung sind dabei für Vulkanologen besonders wichtig:

• Monitoring per Satellit aus dem All: Verschiebungen im elektromagnetischen Spektrum, zum Beispiel eine Temperaturerhöhung, aber auch Änderungen in Größe und Beschaffenheit können so gemessen werden
• Entnahme und Analyse von Proben aus Lavabomben (im Bild der Vulkanologe Thomas Boyer mit einer Lavaprobe): Wie heiß die Lava ist und wie sie sich chemisch zusammensetzt, erlaubt Rückschlüsse auf das Geschehen in der Magmakammer
• Analyse der Ausgasungen aus heißen Quellen und Böden: Aussagekräftig ist z. B. der Kohlendioxidgehalt der vulkanischen Gase – je mehr CO2, desto mehr vulkanische Aktivität.

Bildquelle: Ulla Lohmann/ZDF

Mitten in einer der am dichtesten besiedelten Regionen Italiens, in der Nähe der Millionenstadt Neapel, befindet sich auch einer der gefährlichsten Vulkane der Welt: Der Vesuv ist bereits Hunderte Male ausgebrochen, zuletzt im Jahr 1944. Bei seinem berühmten Ausbruch im Jahr 79 n. Chr. begrub er die antiken Städte Pompeji, Herculaneum, Stabiae und Oplontis unter Tonnen von Asche und Geröll. Pompeji war damals eine blühende Handelsstadt am Meer mit etwa 10.000 Einwohnern. Der Ausbruch des Vesuvs vollzog sich in zwei Phasen: Die Eruptionssäule, ein heißes Gemisch aus Asche und Gasen, stieg 32 Kilometer auf, bis in die Stratosphäre. Es regnete es Asche- und Bimssteinbrocken auf Pompeji, viele Hausdächer stürzten ein. Dann kollabierte die Aschesäule und ließ pyroklastische Ströme entstehen, die mit bis zu 500 Grad Celsius und über 100 Stundenkilometern durch die engen Gassen Pompejis rasten. Innerhalb der Stadt konnten nur wenige fliehen, 2.000 Menschen kamen ums Leben.

Die Vulkanforschung spricht von plinianischen Eruptionen (nach Plinius dem Jüngeren, der den Ausbruch im Jahr 79 beschrieb). Sie sind besonders explosiv: Bei Vulkanen vom Typ des Vesuvs wird an die Erdoberfläche drängendes Magma von Gesteinsschichten aufgehalten. Sie wirken wie ein Deckel. Dadurch baut sich Druck im Inneren des Vulkans immer weiter auf. Er wird irgendwann so groß, dass Magma oder das in ihm enthaltene Gas den Deckel wegsprengt. Die zerstörerische Energie ist durch die Wucht der Explosion um ein Vielfaches höher. Weitere Beispiele für Eruptionen nach diesem Muster sind die des Mount St. Helens im US-Bundesstaat Washington (1980) und des Pinatubo auf den Philippinen (1991). Ereignete sich heute ein ähnlicher Ausbruch des Vesuvs wie 79 n. Chr., wären mindestens 800.000 Menschen im Großraum Neapel gefährdet. Sie leben in der sogenannten Roten Zone an den Hängen des Vulkans. Der Vesuv wird durch Satelliten, Wärmekameras und viele verschiedene Sensoren ständig beobachtet. Er gilt als der am besten überwachte Vulkan weltweit.

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Dazu muss man zunächst fragen: Können Vulkane das globale Klima erwärmen? Tatsächlich haben Vulkane mit ihren Ausgasungen von Kohlendioxid die Erdgeschichte einst dramatisch verändert. Das Kohlendioxid in der Atmosphäre hat das Leben, so wie wir es kennen, erst ermöglicht. Pflanzen gewinnen daraus Energie für ihr Wachstum, sie können Biomasse aufbauen, die Tieren als Nahrung dient, und sie produzieren den Sauerstoff, den wir atmen. Und dank des Kohlendioxids sind auch die Temperaturen auf der Erde lebensfreundlicher geworden.

Vor gut 4,5 Milliarden Jahren war die Erde ein Feuerball aus kochendem Gestein – ein endloser Lava-Ozean. Neben Kohlendioxid wurden in großen Mengen Schwefelaerosole freigesetzt. Die winzigen Schwefeltröpfchen bildeten einen kühlenden Schleier in der Atmosphäre. Da sie das Sonnenlicht reflektieren, wurde mehr Wärme in den Weltraum abgestrahlt, die Temperaturen auf der Erde sanken rapide. Vor rund 700 Millionen Jahren war die Erde von Pol zu Pol nahezu vollständig mit Eis überzogen. Die durchschnittliche Temperatur auf dieser „Schneeball-Erde“ betrug etwa 15 Millionen Jahre lang minus 50 Grad Celsius.

Während der Vereisung stießen Vulkane nach wie vor Treibhausgase wie Kohlendioxid aus, das sich in der Atmosphäre anreicherte. Der Konzentration des Gases in der Luft stieg dadurch in einem Zeitraum von circa zehn Millionen Jahren auf extrem hohe Werte an – so lange, bis der Treibhauseffekt stark genug war, das Eis zu schmelzen. Dieser natürliche Treibhauseffekt vor Millionen von Jahren ist nicht zu vergleichen mit einem Treibhauseffekt, wie wir ihn heute kennen. Wenn die Vulkane auch heute für den Klimawandel verantwortlich wären, müssten sie in den vergangenen Jahrzehnten wieder viel mehr Kohlendioxid ausgegast haben. Die Vulkanologin Melissa Ann Pfeffer (im Bild mit Dirk Steffens) ist sich mit ihren Forscherkolleg*innen einig: Die vulkanische Aktivität weltweit ist seit Beginn der industriellen Revolution nicht angestiegen. Der Mensch emittiert global über 100-mal so viel CO2 wie alle Vulkane der Welt zusammen. Die Erderwärmung kann somit nicht auf das Konto der Vulkane gehen, sie ist menschengemacht.

Bildquelle: ZDF

Faszination Erde mit Dirk Steffens: Vulkane – die unheimlichen Schöpfer
Erstausstrahlung ZDF: 15. November 2020, 19.30 Uhr

Buch und Realisation Iris Zink, Frank Siegwart
Redaktion TV Christiane Götz-Sobel
Redaktion Online Katja Treu