Wann erwacht Europas Supervulkan? - wissenschaft.de
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Erde+Klima

Wann erwacht Europas Supervulkan?

Unter Neapel rumort die Erde. Vulkanologen suchen nach zuverlässigen Warnsignalen vor dem nächsten Ausbruch.

Im süditalienischen Städtchen Pozzuoli gehen seltsame Dinge vor. Immer wieder hebt und senkt sich der Boden unter dem Nachbarort von Neapel. Zurzeit beult er sich aus: Um vier Zentimeter ist der Hafen von Pozzuoli seit dem Juni 2005 gestiegen, wie Vermessungen und Satellitendaten zeigen. Diese leichte Aufwölbung ist allerdings nichts im Vergleich zu zwei kräftigen Beulen im vergangenen Jahrhundert: Von 1970 bis 1973 hob sich der Hafen von Pozzuoli um etwa eineinhalb Meter – und zwischen 1982 und 1984 noch einmal um knapp zwei Meter, wobei die Erde immer mal wieder spürbar bebte.

Hinter all dem steckt ein Vulkan: Pozzuoli liegt im Zentrum der Phlegräischen Felder, eines eingestürzten Riesenkraters mit einem Durchmesser von 13 Kilometern. Dass es unter dieser „ Caldera“ noch brodelt, belegen neben den Bodenbewegungen zahlreiche heiße Quellen und Fumarolen, aus denen Kohlendioxid und übelriechende Schwefeldämpfe entweichen.

Das sporadische Auf und Ab in der Caldera verwirrte die Vulkanforscher lange Zeit. Hebungen, nahmen sie an, zeigen den Aufstieg von Magma aus der Tiefe an. Doch weder auf die starke Hebung in den Siebzigerjahren noch auf die in den Achtzigerjahren folgte eine Eruption. Zwischen 1985 und 2005 senkte sich der Hafen von Pozzuoli sogar wieder um 80 Zentimeter. Der Druck in der Tiefe hatte offenbar nachgelassen. Aber wo war das Ventil?

Allmählich beginnen die Vulkanforscher vom Osservatorio Vesuviano in Neapel zu verstehen, was sich unter ihren Füßen abspielt. „Ein sehr eigenartiger Mechanismus ist für die Unruhephasen verantwortlich“, sagt Giuseppe De Natale, Leiter der Forschungsabteilung des Observatoriums. „Zu großen Bodenbewegungen kommt es immer dann, wenn heiße Flüssigkeiten und Gase aus der Magmakammer hervorbrechen und ins Grundwassersystem eindringen.“

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Da dort ein geringerer Druck herrscht als in der tiefen Magmakammer, dehnt sich das Thermalwasser in den flachen Grundwasser führenden Schichten stark aus und bläht die Erde auf. Nach und nach fließt das Wasser dann seitlich ab und der Boden senkt sich wieder. Dieses Modell beschrieben De Natale und seine Kollegen vor wenigen Monaten in der Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters“. Durch Messungen des Schwerefelds und anschließende Modell-Rechnungen wiesen die Forscher nach, dass die Quelle für die Bodenbewegungen eine relativ geringe Dichte hat und außerdem nicht sehr tief liegt – aufsteigendes Magma kam also nicht als direkte Ursache in Frage, wohl aber Wasser.

Eine Entwarnung für die Region um Pozzuoli bedeutet diese Erkenntnis nicht. „Die Bodenbewegungen belegen, dass dies ein aktiver Vulkan ist „, sagt De Natale. „Wann sich die nächste Eruption ereignen wird, kann aber niemand vorhersagen.“ Denn die Ursache für den Überdruck im Grundwassersystem ist das Einströmen von frischem Magma in die Magmakammer, die sich in vier bis sieben Kilometer Tiefe befindet. „Jede Hebung bedeutet, dass sich Flüssigkeiten und Gase aus dem Magma lösen und nach oben steigen. Wenn sich der Boden stark hebt, sind sie ins Grundwassersystem gelangt.“

Die größte Gefahr droht nach Meinung der Forscher allerdings nicht unbedingt, wenn der Boden sich am stärksten hebt, sondern zu Beginn einer neuen Hebungsphase. Denn zu dieser Zeit steigt der Druck in der Magmakammer – und damit das Risiko, dass eine kritische Schwelle überschritten wird, bei der das Gestein bricht und die Kammer sich in einem explosiven Ausbruch entleert.

Die Vorwarnzeiten vor einer Eruption könnten äußerst kurz sein, fürchten die Vulkanforscher. Wie kurz, zeigt das Beispiel der Rabaul-Caldera in Papua Neuguinea. Dieser ebenfalls etwa 14 Kilometer große Vulkan erwachte 1994 mit gleich zwei Ausbrüchen plötzlich aus seinem zehnjährigen Schlaf. Das erste Anzeichen für neue Aktivitäten, ein schwacher Erdbebenschwarm, gab es gerade mal zwölf Stunden vor Beginn der Eruptionen.

Bei den Phlegräischen Feldern ist der letzte Ausbruch fast 500 Jahre her. Im Jahr 1538 entstand etwas westlich von Pozzuoli der Monte Nuovo, ein 123 Meter hoher Aschekegel. Der Ausbruch hatte sich über Jahrzehnte durch Erdbeben und Bodenhebungen um mehrere Meter angekündigt. Ausbrüche dieser Art sind typisch für die jüngere Geschichte der Phlegräischen Felder. An die 60 mittlerweile erloschene Krater und Schlote zeugen davon, dass die Caldera in den letzten 15 000 Jahren nie zur Ruhe gekommen ist.

Die Phlegräischen Felder gelten als kleiner Supervulkan – große Supervulkane speien nach der Definition der Vulkanologen mindestens fünfmal so viel Magma aus. Doch die Klassifizierung ist bedrohlich genug. Hinter ihr steckt eine gewaltige Eruption vor 39 000 Jahren, bei der die 13 Kilometer große, heute teilweise von Meerwasser gefüllte Caldera entstand.

Damals warf der Vulkan etwa 200 Kubikkilometer Tuffgestein aus – etwa 40-mal soviel Material wie der Vesuv bei seinem verheerenden Ausbruch im Jahr 79 nach Christus. Würde sich eine solche Eruption wiederholen, wäre die gesamte Region von Neapel – wo gegenwärtig 1,5 Millionen Menschen leben – völlig zerstört. Mehr noch: Der Ascheregen könnte die Landwirtschaft in großen Teilen Europas zum Erliegen bringen und das Weltklima empfindlich abkühlen.

Bei der verheerenden Eruption vor 39 000 Jahren, so zeigen Gesteinsanalysen von Paola Marianelli und ihren Kollegen von der Universität Pisa, war nicht nur eine Magmakammer in vier bis fünf Kilometer Tiefe beteiligt. Im Verlauf des Ausbruchs wurde außerdem eine wesentlich größere Magmakammer in vielleicht 15 Kilometer Tiefe geleert. Durch den Einsturz dieser Kammer nach dem Ausbruch entstand die kesselförmige Caldera.

„Solche Eruptionen, die neben Meteoriteneinschlägen die schlimmsten Umweltkatastrophen auf der Erde sind, gibt es glücklicherweise sehr selten“, sagt Guiseppe De Natale. Allerdings, betont er, besteht im Augenblick keine Möglichkeit vorherzusagen, ob der nächste Ausbruch einen kleineren Aschekegel wie den Monte Nuovo produzieren wird, ob es zu einer mittelgroßen Eruption kommt – oder ob eine Katastrophe globalen Ausmaßes droht.

De Natale und seine Kollegen planen eine Forschungsbohrung bis in vier oder fünf Kilometer Tiefe – das Campi Flegrei Drilling Project – um herauszufinden, ob ihre Theorie über die Verbindung zwischen Magma und Hydrothermalsystem richtig ist. De Natale ist auf jeden Fall zuversichtlich, dass er und seine Kollegen vor dem nächsten Ausbruch Warnzeichen bekommen, denn „diese Caldera ist wahrscheinlich die am besten überwachte der Welt“. Fragt sich nur, ob die Warnung rechtzeitig für die Menschen erfolgt. ■

Ute Kehse

Ohne Titel

Drei Marmorsäulen dokumentieren die Geschichte der Bodenbewegungen in Pozzuoli. Die Pfeiler bilden den Eingang zu einem römischen Markt in der Nähe des Hafens. Das Erstaunliche an ihnen: Noch in sieben Meter Höhe tragen sie Fraßspuren von Bohrmuscheln. Vor Kurzem datierten Forscher um Christophe Morhange von der Universität Aix-Marseille diese Spuren. Demnach sind die Steine zwischen dem 5. und 15. Jahrhundert dreimal für einige Jahrzehnte im Meer versunken. Nach der letzten Tauchphase und der anschließenden drastischen Hebung folgte dann die Eruption, bei der der Monte Nuovo entstand.

Die perforierten Säulen erlangten schon im 19. Jahrhundert Berühmtheit, weil sie im Klassiker „Principles of Geology“ des britischen Naturforschers Charles Lyell zu sehen waren (Bild). Die Muschelspuren in sieben Meter Höhe wertete Lyell als Beweis für seine Theorie, dass langsame, kaum merkliche Veränderungen das Gesicht der Erde gestalten – und nicht plötzliche Katastrophen, wie damals vielfach angenommen wurde. Lyells „ Aktualismus“ zu- folge haben in der Vergangenheit keine anderen Kräfte gewirkt, als sich aktuell – das heißt in der Gegenwart – beobachten lassen.

Der Aktualismus ist bis heute ein allgemein anerkannten Prinzip der Geowissenschaften. In den letzten Jahrzehnten ist allerdings immer klarer geworden, dass auch seltene gewaltige Katastrophen in der Erdgeschichte eine wichtige Rolle gespielt haben – zum Beispiel die Ausbrüche von Supervulkanen oder der Einschlag von Meteoriten.

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