Supervulkane wie der schlafende Supervulkan unter dem Yellowstone-Nationalpark können Eruptionen erzeugen, die tausende Male stärker sind als normale Vulkanausbrüche. Aufgrund der großen Mengen Hitze und Asche, die sie in die Atmosphäre abgeben, haben diese Eruptionen das Potenzial, Millionen Menschen und Tiere zu töten, obwohl sie nur alle zigtausend Jahre stattfinden. Jetzt haben Forscher der University of Missouri gezeigt, dass die von Supervulkanen produzierte Asche so heiß sein kann, dass sie die Fähigkeit besitzt, sich wieder in Lava zurückzuverwandeln, wenn sie zig Kilometer von der ursprünglichen Eruption entfernt auf den Boden trifft.
Normalerweise fließt Lava nach einer vulkanischen Eruption direkt vom Ort des Ausbruchs weg, bis sie sich genug abkühlt hat und an Ort und Stelle erstarrt. Die Forscher fanden jedoch Belege für einen alten Lavastrom, der zig Kilometer von einer Supervulkan-Eruption nahe Yellowstone entfernt war, welche vor etwa acht Millionen Jahren stattfand. Bereits zuvor zeigte Graham Andrews, ein Assistenzprofessor an der California State University in Bakersfield, dass dieser Lavastrom aus Asche bestand, die während der Eruption herausgeschleudert wurde. Andrews Entdeckung folgend, bestimmte Alan Whittington zusammen mit der leitenden Autorin Genevieve Robert und Jiyang Ye, wie das möglich war. Whittington ist Assistenzprofessor an der Abteilung für Geowissenschaften der University of Missouri, Robert und Ye sind Doktoranden dort.
„Während der Eruption eines Supervulkans bewegen sich pyroklastische Ströme – riesige Wolken aus sehr heißer Asche und Gestein – typischerweise mit rund 160 Kilometern pro Stunde von dem Vulkan weg“, sagte Robert. „Wir stellten fest, dass die Asche außergewöhnlich heiß gewesen sein muss, so dass sie sich tatsächlich in Lava verwandeln und fließen konnte, bevor sie schließlich abkühlte.“
Weil sich die Asche in der Luft zu sehr abgekühlt haben sollte, um sich direkt nach der Landung in Lava zu verwandeln, glauben die Forscher, dass das Phänomen durch einen Prozess namens „Viscous Heating“ möglich gemacht wurde. (Anm. d. Red.: viscous = zähflüssig und heating = Erwärmung. Dieser Begriff hat keine exakte deutsche Übersetzung. Die Erwärmung hängt mit der sogenannten inneren Reibung der beteiligten Partikel zusammen.) Die Viskosität ist der Grad, bis zu dem eine Flüssigkeit dem Fließen widersteht. Je höher die Viskosität, desto schlechter kann die Substanz fließen. Wasser hat eine sehr niedrige Viskosität, also fließt es sehr leicht, während Sirup eine höhere Viskosität besitzt und viel langsamer fließt. Whittington vergleicht den Prozess mit dem Umrühren in einer Tasse Sirup.
„Es ist sehr schwer, eine Tasse mit Sirup umzurühren und man muss eine Menge Energie und Kraft aufwenden, um den Löffel in der Tasse zu bewegen“, sagte Whittington. „Wenn man den Inhalt erst einmal in Bewegung gebracht hat, wird die Energie, die man für die Bewegung des Löffels benutzt, auf den Sirup übertragen, was ihn ein wenig erwärmt. Das ist Viscous Heating. Wenn man also darüber nachdenkt, wie schnell sich die heiße Asche nach einer starken Supervulkan-Eruption bewegt, so wird diese Energie in Wärme umgewandelt, wenn die Asche auf den Boden trifft – ähnlich wie die Energie des Löffels den Sirup erwärmt. Diese durch den Prozess erzeugte, zusätzliche Wärme reicht aus, um die Asche zusammenzuschweißen, woraufhin sie dann tatsächlich als Lava zu fließen beginnt.“
Die vulkanische Asche aus dieser Eruption musste mindestens 800 Grad Celsius heiß sein, um sich in Lava zu verwandeln. Weil die Asche jedoch einen Teil dieser Wärme in der Luft verloren haben sollte, glauben die Forscher, dass der Prozess für etwa 90-200 Grad Celsius zusätzlicher Wärme verantwortlich ist, um die Asche in Lava zu verwandeln.
Die Abhandlung von Robert, Andrews, Ye und Whittington wurde im Journal Geology veröffentlicht. Die National Science Foundation finanzierte diese Arbeit durch einen CAREER-Award an Whittington.
(THK)
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