Tief unter der Erdoberfläche ruhen in den amerikanischen Bundesstaaten Kalifornien und Wyoming zwei Supervulkane von unvorstellbarer Wildheit. Wenn sie explodieren, wird in wenigen Stunden der gesamte westliche Teil der Vereinigten Staaten mit einer dicken Schicht Vulkanstaub bedeckt sein. Jeder dieser Vulkane ist in den letzten zwei Millionen Jahren mindestens viermal explodiert! In den Tiefen Indonesiens und Neuseelands warten feuerspeiende Monster ähnlicher Stärke auf ihre Zeit.
der Countdown hat begonnen
Der Ausbruch eines Supervulkans in zerstörerischer Kraft kann nur mit dem Fall eines mittelgroßen Asteroiden verglichen werden. Aber dieses Monster wacht zehnmal häufiger auf - etwa alle paar hunderttausend Jahre - und führt zu der dramatischsten Naturkatastrophe, die die Menschheit treffen könnte. Zusätzlich zu den momentanen Folgen dieses tragischen Ereignisses werden auch entfernte, beispielsweise unvorhersehbare Veränderungen des globalen Klimas auftreten. Es ist daher nicht verwunderlich, dass die Forscher den großen Wunsch haben, die Gründe für dieses Phänomen zu verstehen, damit diese tödliche Katastrophe, die die Menschen natürlich nicht verhindern können, zumindest vorhergesehen werden kann, wenn sie nicht verhindert werden soll. Wissenschaftler haben sich seit den 1950er Jahren mit diesem Problem befasst, aber erst in den letzten Jahrzehnten gab es einen konkreten Durchbruch beim Verständnis der Mechanismen, die in Supervulkanen funktionieren.
Calderas
Das Wort "Caldera" stammt aus der spanischen Caldera, was "großer Kessel" bedeutet, und bezieht sich auf eine ovale oder kreisförmige Vertiefung auf der Spitze eines Vulkans, die normalerweise nach einem Ausbruch gebildet wird. Es gibt Calderas mit einer Größe von 30 bis 60 Kilometern und einer Tiefe von mehreren Kilometern. Sie neigen dazu, wenn unterirdische Hohlräume unter Vulkanen (Vulkanologen nennen sie Magmakammern) überlaufen und Hochdruckmagma durch von erstarrten Gesteinsmassen "verstopfte" Öffnungen bricht. Und es gibt eine Explosion! Die oben genannten enormen Calderas wurden von echten Supervulkanen erzeugt, die hunderte und tausende Male größer sind als die, die Wissenschaftlern bekannt sind! Es ist klar, dass die Magmakammern unter diesen Calderas ungeheuer groß waren.
Der Yellowstone National Park beherbergt drei relativ junge Calderas von Supervulkanen. Sie wurden zu verschiedenen Zeiten gegründet - vor 640.000 Jahren, vor 1,3 Millionen und 2,1 Millionen Jahren.
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Magmakammern
In den letzten zwei Millionen Jahren haben vier Supervulkane in den Gebieten des Yellowstone-Nationalparks in Wyoming, des Long Valley in Kalifornien, des Toba in Sumatra und des Taupo in Neuseeland 750 Kubikkilometer Magma aus den Eingeweiden unseres Planeten ausgestoßen!
Seit Mitte der 1970er Jahre wurden Studien zu den Besonderheiten der Bildung von Magmakammern durchgeführt. Supereruptionen treten auf, wenn vertikale Risse unter dem Einfluss von Magmadruck auftreten und die Erdoberfläche erreichen. Magma steigt entlang dieser Risse auf und multipliziert ihre Anzahl in einem Kreis. Es bildet sich eine Art Ring, in dem sich ein massiver Zylinder ohne Unterstützung bildet. Es fällt in die leere Magmakammer wie das Dach eines Hauses, das seine Mauern verloren hat! Dieser Zusammenbruch drückt das verbleibende Magma und die Gase in der Kammer heraus und strömt in die ringförmigen Öffnungen.
Winzige Kristalle lösen das große Problem
Es ist seit langem beobachtet worden, dass Vulkangesteinsbrocken aus winzigen Kristallen bestehen. Erst Ende der achtziger Jahre war es jedoch möglich, sie eingehender zu untersuchen. In den letzten zehn Jahren haben sich Geochemiker ernsthaft für Kristalle des Zirkonminerals interessiert, die Teil von Vulkangesteinen sind. Das Mineral erregte seine Aufmerksamkeit mit seiner hohen Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und hohen Druck. Es stellte sich heraus, dass Zirkonkristalle Sauerstoff-18 enthalten, der nicht wie im Luftsauerstoff 8 Neutronen im Atomkern enthält, sondern 10! Darüber hinaus gab es in den untersuchten Proben von Zirkonkristallen wenig Sauerstoffisotop - weniger als in Magma! Dies bedeutete, dass der Zirkon aus Steinen gebildet wurde, die von Regen oder zerbröckelndem Schnee gewaschen wurden!Basierend auf der Untersuchung von Zirkonkristallen konnten Geochemiker eine Methode zur Bewertung der Wahrscheinlichkeit bevorstehender Supervulkanausbrüche entwickeln. Zwar werden unterschiedliche Meinungen zur Interpretation der vorgenommenen Schätzungen geäußert. Zumindest einige Geochemiker sagen den bevorstehenden Beginn eines neuen Vulkanismuszyklus voraus.
Über die Folgen der Supereruptionen kam es zu Meinungsverschiedenheiten. Die explosive Natur der Freisetzung von Magma aus den Magmakammern wird durch zwei Faktoren bestimmt - die Viskosität dieser Substanz, dh die Geschwindigkeit ihres Ausflusses und die Druckdifferenz in der Magmakammer und auf der Erdoberfläche. Um diese Annahme zu testen, wurden spezielle Studien durchgeführt. Untersuchte insbesondere die Art des Magmaabflusses auf mikroskopischer Ebene.
Folgen von Supereruptionen
Es wurden mehrere Modelle dieser Prozesse betrachtet. In einer Version wurde ein großflächiger Ausbruch von Supervulkanen im Long Valley und im Yellowstone-Nationalpark unter der Bedingung einer Überhitzung von Asche und Gasen simuliert, die in diesem Fall bis zu einer Höhe von 50 Kilometern in die oberen Schichten der Stratosphäre eindringen würde. Wenn das "Dach" über der Magmakammer zusammenbricht, zerstreuen sich riesige graue Wolken, die aus dem Abzug austreten, horizontal um die Caldera. Diese Ströme, die Zwischenformationen zwischen Lava und Asche sind, breiten sich extrem schnell aus - mit einer Geschwindigkeit von bis zu 400 Stundenkilometern! Autos und sogar Leichtflugzeuge können ihnen nicht "entkommen". Außerdem sind graue Wolkenströme sehr heiß - bis zu einer Temperatur von 600-700 Grad Celsius.
Dies bedeutet, dass sie alles in einem Umkreis von mehreren zehn Kilometern verbrennen. Die oben erwähnten grauen Wolken werden noch bedrohlichere und weitreichendere Folgen haben.
In einem Gebiet, das Hunderte von Kilometern um den Supervulkan herum liegt, fallen Klumpen weißgrauer Asche für mehrere Tage oder sogar Wochen heraus. Selbst innerhalb von 300 Kilometern beträgt die Dicke der gefallenen Asche mindestens einen halben Meter. Wenn es sich mit Regen vermischt, stürzt feuchte und daher schwere Asche auf den Dächern vieler Wohngebäude ein. In einem Umkreis von 200 Kilometern um die Caldera ist es auch mittags so dunkel wie die Dämmerung. Zusätzlich zu dem, was gesagt wurde, werden wir Stromausfälle in Städten, Ascheverstopfung von schiffbaren Flüssen und irreparable Schäden für die Landwirtschaft erwähnen.
Ein weiterer Faktor ist Schwefelsäure
Von den vielen von Vulkanen ausgestoßenen Gasen ist Schwefeldioxid besonders umweltschädlich. Reagiert mit Luftsauerstoff und Wasser und bildet Tröpfchen extrem giftiger Schwefelsäure. Es sind diese Tröpfchen, die das Sonnenlicht blockieren, den Tag in die Nacht verwandeln und unseren Planeten mit einem kalten Schnappschuss "versorgen". Diese Situation ähnelt dem berüchtigten "nuklearen Winter", der als katastrophaler Ausgang eines Atomkrieges vorhergesagt wird. Die Besonderheit der Wasserkreisläufe auf der Erde besteht darin, dass die Selbstreinigung des Planeten von den Folgen von Supervulkanausbrüchen Jahrzehnte dauern wird! Interessanterweise untersuchten Glaziologen 1996 Eisbedeckungsproben aus Grönland und der Antarktis und fanden dort Spuren von Schwefelsäure in Schichten, die dem Ausbruch des Toba-Vulkans in Sumatra vor 74.000 Jahren entsprachen!Dann wurden 2800 Kubikkilometer Lava und Asche aus den Eingeweiden des Planeten ausgestoßen, und die globale Lufttemperatur sank im Durchschnitt um 5-15 Grad Celsius! Übrigens fanden die Forscher heraus, dass der Großteil der Schwefelsäure in sechs Jahren aus dem Eis verdunstet ist!
Vergessen wir nicht Ozon
Geochemiker führten eine spezielle Studie über ein besonders wirksames Oxidationsmittel - Ozon - durch. Es ist ein Gas, das alles Leben auf der Erde vor der schädlichen ultravioletten Strahlung der Sonne schützt. Wenn Ozon in der Stratosphäre mit Schwefeldioxid in Wechselwirkung tritt, entsteht Säure, die bei Regen zu Boden fällt. Hier interagiert sie mit Vulkanasche. Somit tritt eine Ausdünnung der schützenden Ozonschicht auf.
Infolge des Ausbruchs des Mount Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991 wurde die Ozonschutzschicht in der Atmosphäre um 3-8 Prozent verdünnt!
Magazin: Geheimnisse des 20. Jahrhunderts №22. Verfasser: Leonid Prozorov