Wenn der Meeresspiegel weit unter das heutige Niveau sinkt, beginnt der Inselvulkan Santorini in Griechenland zu poltern.
Ein Vergleich der Aktivität des teilweise eingestürzten Vulkans mit dem Meeresspiegel der letzten 360.000 Jahre zeigt, dass ein Absinken des Meeresspiegels um mehr als 40 Meter unter das heutige Niveau einen Ausbruch von Eruptionen auslöst. In Zeiten höheren Meeresspiegels ist der Vulkan ruhig, berichten Forscher online am 2. August in Natur Geowissenschaften.
Andere Vulkane rund um den Globus werden wahrscheinlich in ähnlicher Weise vom Meeresspiegel beeinflusst, sagen die Forscher. Die meisten Vulkansysteme der Welt befinden sich in oder in der Nähe von Ozeanen.
„Es ist schwer einzusehen, warum ein Küsten- oder Inselvulkan nicht vom Meeresspiegel beeinflusst wird“, sagt Iain Stewart, ein Geowissenschaftler der Royal Scientific Society of Jordan in Amman, der nicht an der Arbeit beteiligt war. Die Berücksichtigung dieser Effekte könnte die Vorhersage von Vulkangefahren genauer machen.
Santorini besteht aus einem Inselring, der die zentrale Spitze eines Vulkans umgibt, der aus der Ägäis ragt. Der gesamte Vulkan befand sich früher über Wasser, aber ein heftiger Ausbruch um 1600 v. Chr. führte dazu, dass der Vulkan teilweise einstürzte und eine Lagune bildete. Dieser besondere Ausbruch ist berühmt dafür, dass er möglicherweise die minoische Zivilisation zum Scheitern verurteilt und die Legende der verlorenen Stadt Atlantis inspiriert hat (SN: 2/1/12).
Um zu untersuchen, wie der Meeresspiegel den Vulkan beeinflussen könnte, erstellten die Forscher eine Computersimulation der Magmakammer von Santorin, die sich etwa vier Kilometer unter der Oberfläche des Vulkans befindet. In der Simulation splitterte die Kruste über der Magmakammer, als der Meeresspiegel mindestens 40 Meter unter das heutige Niveau sank. „Das gibt dem Magma, das unter dem Vulkan gespeichert ist, die Möglichkeit, durch diese Brüche nach oben zu gelangen und an die Oberfläche zu gelangen“, sagt Christopher Satow, Koautor der Studie, physischer Geograph an der Oxford Brookes University in England.
Laut Simulation sollte es etwa 13.000 Jahre dauern, bis diese Risse die Oberfläche erreichen und den Vulkan erwecken. Nachdem das Wasser wieder ansteigt, sollte es etwa 11.000 Jahre dauern, bis sich die Risse schließen und die Eruptionen aufhören.
Es mag widersinnig erscheinen, dass eine Verringerung der Wassermenge auf der Magmakammer dazu führen würde, dass die Kruste splittert. Satow vergleicht das Szenario damit, Ihre Hände um einen aufgeblasenen Ballon zu wickeln, bei dem der Gummi die Erdkruste ist und der Innendruck Ihrer Hände das Gewicht des Ozeans ist. Wenn jemand anderes Luft in den Ballon pumpt – wie sich Magma unter der Erdkruste bildet – hilft der Druck Ihrer Hände, das Platzen des Ballons zu verhindern. „Sobald Sie beginnen, den Druck mit den Händen abzubauen, [like] Wenn der Meeresspiegel sinkt, beginnt sich der Ballon auszudehnen“, sagt Satow, und schließlich bricht der Ballon.
Satows Team testete die Vorhersagen der Simulation, indem es die Ausbruchsgeschichte des Santorini-Vulkans – die in den Gesteinsschichten der Inseln rund um die zentrale Vulkanspitze erhalten ist – mit Beweisen für den früheren Meeresspiegel aus Meeressedimenten verglich. Alle bis auf drei der 211 gut datierten Eruptionen des Vulkans in den letzten 360.000 Jahren ereigneten sich in Zeiten niedrigen Meeresspiegels, wie die Simulation vorhersagte. Solche Perioden mit niedrigem Meeresspiegel traten auf, als während der Eiszeiten mehr Wasser der Erde in Gletschern eingeschlossen war.
„Es ist wirklich faszinierend und interessant und vielleicht nicht überraschend, da andere Studien gezeigt haben, dass Vulkane empfindlich auf Veränderungen ihres Stresszustands reagieren“, sagt Emilie Hooft, Geophysikerin an der University of Oregon in Eugene, die nicht an der Entwicklung beteiligt war die Arbeit. Vulkane in Island zum Beispiel haben einen Anstieg der Eruptionen gezeigt, nachdem die darüber liegenden Gletscher geschmolzen sind und die Vulkansysteme vom Gewicht des Eises entlastet haben.
Vulkane auf der ganzen Welt unterliegen wahrscheinlich den Auswirkungen des Meeresspiegels, sagt Satow, obwohl der Umfang wahrscheinlich variiert. „Einige werden sehr empfindlich auf Änderungen des Meeresspiegels reagieren, und andere werden fast keine Auswirkungen haben.“ Diese Effekte hängen von der Tiefe der Magmakammern ab, die in jeden Vulkan speisen, und von den Eigenschaften der umgebenden Kruste.
Aber wenn der Meeresspiegel die Aktivität eines Vulkans im oder in der Nähe des Ozeans zumindest bis zu einem gewissen Grad kontrolliert, “würde man erwarten, dass alle diese Vulkane miteinander synchron sind”, sagt Satow, “was unglaublich wäre.”
Was Santorini betrifft, da der Meeresspiegel das letzte Mal vor etwa 11.000 Jahren 40 Meter unter dem heutigen Niveau lag – und der Meeresspiegel aufgrund des Klimawandels weiter ansteigt – erwartet Satows Team, dass der Vulkan in eine Phase relativer Ruhe eintreten wird ziemlich genau jetzt (SN: 14.03.12). Aber zwei große Eruptionen in der Geschichte des Vulkans haben sich bei hohem Meeresspiegel ereignet, sagen die Forscher, so dass zukünftige heftige Eruptionen nicht ganz vom Tisch sind.