Die Hexenküche - wissenschaft.de
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Die Hexenküche

Unter den Eifelmaaren glüht die Erde: Die Idylle der malerischen Eifelseen trügt: Gewaltige Gasexplosionen sprengten bis vor 10 000 Jahren die Krater der Maare. Geophysiker fürchten, daß hier ein neuer Vulkanausbruch losschlagen könnte. Eine großangelegte seismische Studie und aufwendige Computersimulationen sollen Klarheit schaffen.

Vulkane in der Eifel? Niemals, polterte schon Goethe. Schließlich gibt es hier weit und breit keine spitzen Kegelberge oder dampfenden Krater. Und doch war die hügelige, seenreiche Landschaft Schauplatz eine der verheerendsten Eruptionen der jüngsten Erdgeschichte: Vor 12900 Jahren – erst gestern, nach geologischen Maßstäben – explodierte der Laacher See und hinterließ eine Mondlandschaft.

„Das war eine richtig große Katastrophe“, meint Dr. Eduard Harms vom Kieler Forschungszentrum GEO-MAR, der gerade die klimatischen Folgen untersucht. Nur die Eruptionen des philippinischen Pinatubo oder des amerikanischen Mount St. Helens reichen an die Urgewalt heran, mit der die Eifel tobte.

Die Bombe schlug mitten in ein urwüchsiges Idyll. Die ausklingende Eiszeit hatte fruchtbaren Löß herangeweht, auf dem lichte Wälder von Birken, Kiefern, Traubenkirschen, Pappeln und Weiden gediehen. Zwischen den Stämmen wucherte dichtes Grün, darunter Baldrian, Kratzbeere und Segge. Das Klima war feucht und kühl. Über den Lichtungen kräuselte sich der Rauch von Lagerfeuern, um die unsere Vorfahren saßen.

Die Menschen lebten in kleinen Gruppen zusammen und zogen unstet umher. Schon nach wenigen Wochen packten sie ihre Behausungen zusammen – „wohl einfache Zelte, ähnlich den Tipis, wie sie die nordamerikanischen Prärie-Indianer benutzten“, vermutet Archäologe Dr. Michael Baales vom Römisch-Germanischen Zentralmuseum in Mainz.

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Das Unheil lauerte nur drei Kilometer unter der Erde. Glutflüssiges Magma schob sich Meter um Meter hinauf und blähte die Erdoberfläche wie einen Luftballon. Dann, an einem Frühsommertag, passierte es: Durch aufgerissene Spalten strömte Grundwasser auf die heiße Schmelze, verdampfte schlagartig und explodierte mit der Gewalt einer Atombombe. Die Druckwelle schleuderte tonnenschwere Gesteinsblöcke kilometerweit durch die Luft, knickte unzählige Bäume und ließ die Erde erzittern. Noch in 50 Kilometer Entfernung müssen die Menschen gedacht haben, die Welt ginge unter. Mehrmals dröhnte der Explosionsdonner über das Land, weil immer wieder neues Wasser mit der Glut in Berührung kam – bis die Dampfexplosionen einen Krater aus dem Gestein gesprengt hatten, den heute der Laacher See füllt. Jetzt konnte die Schmelze ungehindert ins Freie strömen. Vom Gesteinsdruck befreit, sprudelte sie auf und schoß aus dem Erdinnern wie Sekt aus der Flasche. Mit Überschallgeschwindigkeit zischte die zerfetzte Glut hervor und stieg, von der eigenen Hitze getrieben, bis weit in die Stratosphäre, 30 bis 40 Kilometer hoch. In dem finsteren Aschepilz, der über dem Inferno emporwuchs, zuckten Blitze, Regengüsse stürzten hervor. Die Asche verdunkelte weite Teile Deutschlands und rieselte noch in Schweden und Norditalien nieder.

Sie verteilte sich so weitflächig, daß Geologen die Schicht inzwischen in ganz Mitteleuropa als Zeitmarke nutzen. Der Vulkan spie insgesamt rund 16 Kubikkilometer Bims, genug um den Bodensee 30 Meter hoch zu bedecken. Fünf Kubikkilometer Magma wurden gefördert, fast doppelt soviel wie beim berüchtigten Vesuv-Ausbruch 79 n. Chr., der Pompeji vernichtete.

Als der Druck aus dem Erdinnern nach wenigen Tagen nachließ, fiel der Aschepilz in sich zusammen. Die Kraft reichte gerade noch, um die Glut über den Kraterrand zu hieven. Statt himmelhoch zu steigen, wälzte sich die Asche nun in aggressiven Glutlawinen die Hänge hinab. Ein Gemisch aus Gas und Magmafetzen, von der Hochofenhitze in der Schwebe gehalten, raste im ICE-Tempo durch die Täler und verbrannte das letzte verbliebene Grün. Eine der Lawinen kam fünfeinhalb Kilometer südöstlich des Kraters zum Stehen und verschüttete einen Wald, den eine Bergkuppe bisher vor den Druckwellen geschützt hatte. Archäologen und Paläobotaniker aus Mainz und Göttingen gruben kürzlich Reste davon aus und erhielten so einen Einblick in die einstige Vegetation. Sie fanden allerdings nur wenig verkohltes Holz, denn von den meisten Stämmen war nur eine Hohlform, ein Loch im Stein, geblieben.

Zehn Kilometer weiter südlich stapften bereits Tiere über die graue Asche, die sich wie ein Leichentuch über die Landschaft gelegt hatte: darunter eine Hirschkuh mit ihrem Kalb, zwei stattliche Braunbären, mehrere Wildpferde und viel Auerwild. Doch der Vulkan hatte sich noch immer nicht beruhigt. Aus eigener Kraft gelangte das Magma zwar nicht mehr ins Freie, aber immer wieder strömte Wasser in die teilentleerte Magmakammer, und Dampfexplosionen schürten die vulkanische Glut erneut. Bei diesem Finale legte sich eine letzte Bimsschicht auf die malträtierte Eifel und deckte auch die Tierfährten zu, die sie bis heute konservierte. In einem Steinbruch kamen sie kürzlich ans Licht. Dann, nach weniger als einer Woche, war der Spuk vorbei.

Der Ausbruch vom Laacher See war ein Paukenschlag in der sonst eher ruhigen Vulkangeschichte der Eifel, die schon 650000 Jahre lang dauerte. Meist köchelte das Vulkangebiet auf Sparflamme und spuckte – mal hier, mal da – bescheidene Mengen Lava und Asche aus. Die Eifelmaare, von Dampfexplosionen herausgesprengt, belegen zwar, daß viele Eruptionen gewaltsam verliefen. Doch die mehr als 300 kleinen Schlackekegel, die in der West- und Osteifel gezählt wurden, haben im Laufe der Jahrtausende insgesamt nur doppelt soviel Gestein gefördert wie der Laacher-See-Vulkan innerhalb weniger Tage.

Mit dem Paukenschlag scheint auch die explosive Periode zu Ende gegangen zu sein: Drei Jahrtausende später, vor rund 10000 Jahren, folgte zwar noch ein kleinerer Ausbruch am Ulmener Maar, doch dann passierte nichts mehr. Zur Ruhe gekommen ist die Gegend freilich noch längst nicht. Zum vulkanischen Vermächtnis gehört vor allem Kohlendioxid, das an vielen Stellen aus der Erde strömt. Tag für Tag schwitzt das Erdinnere mindestens 2000 Tonnen des Treibhausgases aus.

Am Ostufer des Laacher Sees blubbert CO2 sogar effektvoll aus einer Unterwasser-Quelle – als würde der See kochen. Auch geodätische Messungen erinnern an die Kräfte, die in der Tiefe schlummern: Die Erde hebt sich um knapp einen Millimeter pro Jahr – ein Anzeichen für einen Druck von unten. Während der letzten 650000 Jahre hat sich die gesamte Gegend um bis zu 300 Meter aufgewölbt.

Die latente Bedrohung macht die Eifel zu einem beliebten Studienobjekt. In den letzten Jahren feierten Wissenschaftler vor allem bei der Erforschung des Laacher-See-Ausbruchs Erfolge: Neue, zuverlässige Datierungen schoben die Katastrophe 2000 Jahre tiefer in die Vergangenheit. Experten rekonstruierten die Tierwelt, die Vegetation und das Klima der damaligen Zeit, wobei sie erstmals auf verschüttete Tierfährten und Waldreste zurückgreifen konnten. Archäologen vom Römisch-Germanischen Zentralmuseum in Mainz bekommen immer tiefere Einblicke in die Lebensweise der Menschen jener Epoche. Und Geowissenschaftler wie Prof. Hans-Ulrich Schmincke vom Kieler Forschungszentrum GEOMAR haben die Eruption mit all ihren Details fast komplett ausgeleuchtet. Sein Kollege Dr. Eduard Harms versucht inzwischen sogar, die ausgeworfene Schwefelmenge zu ermitteln, um die Folgen für das Weltklima abschätzen zu können.

Doch die Ursachen des Vulkanismus liegen noch immer im dunkeln: Was geht tief im Erdinnern vor? Warum rührt sich die Unterwelt gerade an dieser Stelle? Diese Fragen sind um so brisanter, als die Eifel zu den ungewöhnlichen Vulkangebieten zählt. Während die meisten Vulkane an den Nahtstellen der Erdkruste sitzen, wo tektonische Platten auseinanderdriften oder ins Erdinnere abtauchen, bohrt sich hier die Glut mitten durch eine kontinentale Platte. Geowissenschaftler sprechen von Intraplattenvulkanismus, wie man ihn auch auf Island, auf Hawaii oder im französischen Zentralmassiv findet. Sie haben dafür ein einleuchtendes Erklärungsmodell gefunden: Ein Strom heißen Gesteins, ein sogenannter Plume (sprich: „Pluhm“, vom englischen plume, Rauchfahne), steigt kaminartig im Erdmantel auf und frißt sich wie ein Schneidbrenner durch die Erdkruste. In der Tiefe geht es allerdings längst nicht so turbulent zu: Der Strom kriecht im Schneckentempo von einigen Dezimetern pro Jahr, ähnlich einem Gletscher. Denn er besteht weitgehend aus festem Gestein und ist nur im oberen Teil zu wenigen Prozent aufgeschmolzen.

Aus welcher Tiefe der Glutstrom kommt, ob aus 660 Kilometer, der Grenze zwischen oberem und unterem Erdmantel, oder aus 2900 Kilometer, der Kern-Mantel-Grenze, darüber streiten die Experten. Immer mehr Indizien, darunter jüngste seismische Messungen in Island, sprechen für einen tiefen Ursprung. Getrieben wird er vom Auftrieb: Der Plume ist rund 200 Grad heißer als die Umgebung und somit spezifisch leichter. Er steigt auf wie Öl in Wasser. Die Lithosphäre allerdings – die starre Gesteinshülle der Erde, deren oberer Teil die Kruste ist – versperrt den weiteren Aufstieg. An ihrer Unterseite weicht der heiße Strom zur Seite aus und fächert sich pilzartig auf. Nur ein Teil gelangt in Schloten zur Erdoberfläche – und läßt dort Vulkane qualmen.

Geophysiker aus Deutschland, Frank-reich und den Niederlanden gehen dem Eifel-Vulkanismus auf den Grund. Mit gewaltigem Aufwand an Geräten und Personal haben sie acht Monate lang den Untergrund abgehorcht und dabei einen Schrank voller Daten gesammelt: rund eine halbe Million Megabyte auf 1000 CD gepreßt. Die Forscher klingelten bei Bauern und Winzern, um ihre Meßstationen in ruhigen Kellern aufzustellen, und fuhren insgesamt 200000 Kilometer weit durchs Land. Im November 1997, als das Meßnetz stand, hatten sie 250 Erdbebenstationen zusammengeschaltet und zeichneten damit die Vibrationen von 149 Fernbeben auf.

Zudem postierte der Göttinger Geophysik-Professor Karsten Bahr alle in Deutschland verfügbaren 24 Magnetometer im Gelände, um die elektrische Leitfähigkeit des Untergrunds zu ermitteln. Denn ein geringer Widerstand ist ein Indiz dafür, daß Gestein teilweise aufgeschmolzen ist. Die Auswertung des Datenbergs wird noch Jahre dauern. Die Erwartungen an das Millionenprojekt sind hoch gesteckt: Projektleiter Prof. Ulrich Christensen von der Universität Göttingen will mit den Ergebnissen die Vorgänge im Erdinnern bis hinab zum Erdkern modellieren. Auf seinem Computermonitor sollen im Zeitraffer die heißen Strömungen des Erdmantels zirkulieren.

Es geht aber auch darum, exemplarisch die Funktionsweise eines Plumes zu erkunden. „Bislang ist es nur ansatzweise gelungen, einen Plume überhaupt nachzuweisen“, sagt Christensen. Im französischen Zentralmassiv, einem Pendant zur Eifel, hat man vor wenigen Jahren bei ähnlichen Untersuchungen zwar Hinweise auf einen unterirdischen Aufstrom gefunden, allerdings waren damals nur 80 Seismometer im Einsatz, ein Drittel des Eifeler Geräteparks. Anderswo behindern die äußeren Umstände sogar solche bescheidenen Untersuchungen. Denn die meisten Plumes rumoren unter Inseln, wo das Meer dem Meßgebiet enge Grenzen setzt.

In der Eifel bedeckte das Meßnetz eine Fläche von 400 mal 400 Kilometern und reichte von Brüssel bis Nürnberg und von Osnabrück bis Freiburg. Je größer das seismische „Ohr“ ist, desto tiefer kann es horchen. Das Eifeler Elefantenohr soll mindestens 400 Kilometer tief den Untergrund abhören, und selbst von der Kern-Mantel-Grenze noch schwache „Geräusche“ auffangen. Das Verfahren ähnelt der Computertomographie der medizinischen Diagnostik, wobei allerdings keine Röntgenstrahlen, sondern Erdbebenwellen das Gestein durchdringen. Solche schwachen Erschütterungen jagen bei jedem Erdbeben durch den Globus und sammeln dabei Informationen.

Ihre Geschwindigkeit an einem bestimmten Punkt ist ein Indiz für die Temperatur, die dort herrscht, und den Grad der Aufschmelzung des Gesteins. Die Auflösung des Eifel-Meßnetzes liegt bei etwa 20 Kilometern – gut genug, um den vermuteten Plume abzutasten, dessen Durchmesser Experten auf rund 100 Kilometer schätzen. Christensen erwartet einen ungewöhnlichen Plume: Statt im steten Strom aufzusteigen, könnte das heiße Material schubweise vorstoßen. Damit ließen sich die relativ geringe vulkanische Aktivität und die langen Pausen erklären, die das Vulkanfeld immer wieder eingelegt hat.

Das ist freilich noch Spekulation. Ein interessantes Ergebnis hat die Meßkampagne allerdings schon geliefert: In 18 Kilometer Tiefe ist die elektrische Leitfähigkeit des Untergrunds um den Faktor 100 erhöht. Geologen vermuten: Das Gestein ist hier nicht fest wie in der Umgebung, sondern – zumindest teilweise – aufgeschmolzen. Bahr glaubt, daß er auf Reste der Magmakammer gestoßen ist, die einst den gewaltigen Laacher-See-Ausbruch gespeist hat. Die Jahrtausende haben wohl nicht ausgereicht, das Reservoir auszukühlen – kein Wunder angesichts der geringen Wärmeleitfähigkeit der Erdkruste. Die Ruhephase hat vermutlich auch nicht genügt, um den Vulkanismus erlöschen zu lassen.

„Es gibt keinen Grund, ein Ende der Aktivitäten anzunehmen“, sagt Christensen. Eine Pause von 10000 Jahren ist für einen Vulkan nicht mehr als ein Mittagsschläfchen. Die Eifel gab schon einmal viel länger Ruhe: Nach einer frühen heißen Phase vor 45 bis 30 Millionen Jahren flackerte der Vulkanismus erst vor 650000 Jahren wieder auf. Tatsächlich rumort es in der hitzigen Unterwelt bis heute – das verraten nicht nur Geländehebungen und Kohlendioxid-Quellen. Die Erde dünstet auch ständig Helium aus, das aus dem Erdmantel stammt. Zudem haben Geophysiker eine Delle im irdischen Schwerefeld aufgespürt, die für unterirdische Aktivitäten spricht. Und schließlich ist die Erdkruste in der Eifel nur rund 30 Kilometer dick, 20 Kilometer dünner als in der Umgebung.

Dennoch muß niemand Haus und Hof verkaufen und vor einem drohenden Ausbruch fliehen. Die Eifel hat kein Fieber – aus dem Erdinnern dringt zur Zeit nicht mehr Wärme als anderswo. Vor allem aber haben die vielen Seismometer, die monatelang im Brennpunkt der Gefahr standen, kaum Mikrobeben registriert. Solche unscheinbaren Erschütterungen häufen sich, wenn sich Magma einen Weg nach oben bahnt.

Für die Bewohner der Eifel ist der Vulkanismus längst vom Schreckgespenst zum Wirtschaftsfaktor geworden. Die Menschen bauen seit Jahrhunderten Bims ab und kurbeln inzwischen sogar mit dem vulkanischen Grusel den Tourismus an. Vulkanmuseen und geologische Lehrpfade erzählen von der einstigen Katastrophe am Laacher See. Da überrascht es nicht, daß sogar das spröde „Eifel-Plume-Projekt“ einen Weg in den Tourismuskatalog fand.

Klaus Jacob

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