Supervulkane Vier Zutaten für die Mega-Eruption

Dem Ausbruch eines Supervulkans könnten Millionen Menschen zum Opfer fallen. Messungen unter dem Toba in Indonesien zeigen riesige Mengen Magma. Droht dort eine apokalyptische Eruption?

Ivan Koulakov

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Kein Bergkegel verrät Supervulkane. Bei ihren großen Eruptionen schießt so viel Lava und Asche hervor, dass der Boden einstürzt. Ein Krater mit der Fläche einer Großstadt bleibt zurück.

Lediglich sprudelnde Schwefelquellen offenbaren, dass unter der Erde ein Supervulkan schlummert wie etwa die Phlegräischen Felder bei Neapel oder der Yellowstone in den USA. Solche Giganten liegen unter allen Kontinenten.

Der heftigste Vulkanausbruch der vergangenen zwei Millionen Jahre verschlimmerte vor 74.000 Jahren die damals herrschende Eiszeit - er bescherte der jungen Menschheit ihre wohl schwersten Wochen. Die Explosion des Supervulkans Toba hüllte die Erde danach in jahrelange Dunkelheit.

Der Vulkan auf der indonesischen Insel Sumatra spie Schätzungen zufolge genügend Material, um damit den Mount Everest zweimal aufschütten zu können. Asche und Säure ließ Pflanzen verdorren, Tiere gingen zugrunde.

Passiert es dieses Jahrhundert?

Als Supervulkane werden Vulkane bezeichnet, die mit einer einzigen Eruption mehr als tausendmal so viel Material ausspucken können wie 1980 der Mount St. Helens in den USA bei der drittgrößten Eruption des 20. Jahrhunderts.

Der letzte Ausbruch eines Supervulkans liegt bereits rund 25.000 Jahre zurück, damals explodierte der Taupo in Neuseeland. Fände ein Mega-Ausbruch heute statt, müsste die Menschheit Hungersnöte, Flüchtlingsströme und Wirtschaftskrisen verkraften.

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Vulkane: Wenn die Erde explodiert

Die Möglichkeit, dass es dieses Jahrhundert wieder passiert, beziffern Forscher der Geological Society of London in einem Gutachten für die britischen Regierung mit 1 zu 6.

Rezept für den Untergang

Jetzt zeigen Messungen unter dem Toba, warum die Ausbrüche so gigantisch ausfallen. Mittels Erdbebenwellen haben Forscher um Iwan Koulakow von der Staatlichen Universität Nowosibirsk in Russland den Untergrund des indonesischen Supervulkans durchleuchtet - und dabei gruselige Entdeckungen gemacht.

Erdbebenwellen durchlaufen die Erde, dabei verändern sie ihre Geschwindigkeit - je nachdem, welches Material sie passieren. Sie erlauben Einblick in die Tiefe und enthüllen nun das Rezept für einen Supervulkanausbruch:

  • Unterhalb von hundert Kilometern liegt die erste Zutat: eine abtauchende Erdplatte. Vor der Küste Sumatras schieben sich seit Jahrmillionen Erdplatten übereinander - mit einen halbem Zentimeter im Monat taucht der Grund des Indischen Ozeans unter Indonesien. In mehr als hundert Kilometern Tiefe wird der Druck des aufliegenden Gesteins so groß, dass die abtauchende Meeresbodenplatte regelrecht ausgequetscht wird - sie verliert ihr Wasser. Es steigt auf und senkt den Schmelzpunkt des darüberliegenden Gesteins, das teils zu Magma wird - ähnlich wie Streusalz den Schmelzpunkt von Eis senkt, sodass es taut.
  • In etwa 30 bis 50 Kilometer Tiefe findet sich die zweite Zutat: Magma. Nur wenn viel Gestein schmilzt, kommt genügend Magma für eine Supereruption zusammen. Unter dem Toba haben die Forscher einen gigantischen Magmavorrat entdeckt, er zeichnet sich auf den Bildern der Erdbebendaten als eine Art riesiger Schatten ab - die Erdbebenwellen verlangsamen sich in der Region: Es handele sich dabei um so viel Magma, das einen Würfel mit Kantenlängen von knapp 37 Kilometern füllen würde. Genug Material für einen Weltuntergang.
  • In etwa 30 Kilometer Tiefe liegt die dritte Zutat: ein Gesteinsdeckel. Die neuen Erdbebendaten zeigen, dass 30 Kilometer unter dem Toba eine Dutzende Kilometer dicke Gesteinsplatte - die Erdkruste - den Aufstieg des Magmas blockiert. Dadurch sammeln sich darunter jene gigantischen Mengen Gesteinsbreis in einem einzigen riesigen Reservoir, anstatt sich zu verteilen. Wird der Druck dieses Reservoirs zu groß, drängt der Brei durch den Gesteinsdeckel.
  • Im Magma findet sich die vierte Zutat: Gas. Erst große Mengen Gas sorgen dafür, dass der Druck so weit steigen kann, dass die magmahaltige Masse durch den Gesteinsdeckel bricht. Je länger das Magma verschlossen unter der Erde lagert, desto mehr Gas sammelt sich darin. Der Gesteinsdeckel macht die Mischung also noch explosiver.

Pfannkuchen aus Magma nahe der Oberfläche

Die Entdeckung offenbare, warum Hunderttausende Jahre zwischen den Supereruptionen eines Vulkans lägen, schreiben die Forscher um Koulakow im Wissenschaftsmagazin "Nature Communications": Der unterirdische Gesteinsdeckel sorge dafür, dass das Magma nur in größeren Schüben aufsteigen könne.

Das könnte recht schnell gehen, legt eine andere Analyse nahe. Das Magma sammelt sich auch dieser Studie zufolge nicht stetig, sondern strömt in Schüben nach oben, bestätigen die Forscher: Binnen Jahrzehnten sammelte sich dann nahe der Erdoberfläche eines Supervulkans genügend Magma für eine Mega-Eruption.

Dort bildet der Gesteinsbrei gigantische Seen aus teils geschmolzenem Gestein, die auf Erdbebenbildern aussehen wie Riesenpfannkuchen, berichteten Forscher unlängst im Wissenschaftsmagazin "Science". Vor Supereruptionen, meinen die Gelehrten, erstreckten sich solche Magmapfannkuchen bis nahe der Erdoberfläche.

Nur ein Jahr Vorwarnzeit?

Eine Supereruption würde sich mit Erdbeben, Bodenschwellung und Gas ankündigen, das Vulkane bereits vor einer Eruption verstärkt ausstoßen. Es könnte allerdings nur ein Jahr vergehen zwischen den ersten Warnzeichen eines Supervulkans und seinem Mega-Ausbruch, schreiben zwei Geoforscher nun im Wissenschaftsmagazin "Plos One".

Guilherme Gualda von der Vanderbilt University und Stephen Sutton von der University of Chicago haben die Long Valley Caldera erforscht, einen Krater in Kalifornien, in den München und Frankfurt am Main zusammen hineinpassen würden.

Er entstand bei einer Supereruption vor 760.000 Jahren. Quarzminerale von dem Ausbruch zeigten typische Veränderungen an ihren Rändern, wie sie entstehen, wenn Vulkane vor einer Eruption allmählich beginnen, Druck abzulassen.

Gualda und Sutton konnten bestimmen, wie lange die Veränderungen an den Quarzen dauerten. Der Gehalt von Titan gebe wie eine Uhr exakt Auskunft, schreiben die Forscher. Mehr als zwei Drittel der Minerale hätten sich weniger als ein Jahr lang gewandelt - folglich sei weniger als ein Jahr vergangen vom ersten Gasablassen des Vulkans bis zur Supereruption.

So weit aber sei es unterm Toba noch nicht, berichten nun Koulakow und seine Kollegen. Der indonesische Supervulkan stehe derzeit nicht vor einer großen Eruption. Andere Supervulkane aber sind weit weniger gut untersucht, vielleicht haben sie böse Überraschungen auf Lager.

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