Ungarische Forscher zeigen mithilfe kosmischer Strahlung, wie komplexe Vulkane funktionieren

Sakurajima Vulkan in Japan

Das HUN-REN Wigner-Forschungszentrum für Physik und die Universität Tokio entwickeln eine neue Technik zur Visualisierung von Magmabewegungen unter der Oberfläche von Vulkanen. Dank der Myographie wird man die Funktionsweise von komplexen Vulkanen wie dem Ätna in Italien und dem aktivsten Vulkan Japans, dem Sakurujima, besser verstehen können, so das Forschungszentrum in einer Erklärung.

Das Innere unseres Planeten ist nur schwer oder gar nicht zugänglich, wenn wir es erforschen wollen, und die extremen Bedingungen (hoher Druck und hohe Temperatur) unter der Oberfläche stellen uns vor eine große technische Herausforderung, wie das Forschungszentrum erklärt. Daher erfolgt die Erforschung hauptsächlich indirekt, und die Vorhersage der damit verbundenen Gefahren (z. B. Vulkanausbrüche) ist rudimentär.

Neue Techniken wie die Myographie bieten die Möglichkeit, einen besseren Einblick in die Vorgänge unter der Oberfläche und ein besseres Verständnis von Vulkanausbrüchen zu gewinnen“,

sagte László Oláh, Forscher am HUN-REN Wigner-Forschungszentrum für Physik.

Die Myographie ist ein bildgebendes Verfahren, bei dem Myonen zur Durchleuchtung großflächiger natürlicher Formationen und Strukturen eingesetzt werden. Myonen, die sich in der kosmischen Strahlung befinden, sind natürlich vorkommende Elementarteilchen, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit von der Erdatmosphäre zur Erdoberfläche bewegen und selbst große Strukturen wie Vulkane durchdringen. Die Messung der Ausbeute an kosmischen Myonen, die in Vulkane eindringen, ermöglicht eine passive, ferngesteuerte und hochauflösende Erkundung dieser gigantischen Strukturen, ähnlich wie die Röntgenbildgebung in der medizinischen Diagnostik eingesetzt wird.

Ungarische und japanische Forscher haben zum ersten Mal mit Hilfe der Myographie die Dynamik des Magmas zwischen zwei benachbarten aktiven Kratern des Sakurujima, einem der aktivsten Vulkane der Welt, visuell beobachtet.

Myographische Aufnahmen während der Eruptionen zeigten, dass die Dichte des Magmas im aktivierenden Krater zunahm und im deaktivierenden Krater abnahm. Die Zunahme der Dichte wird durch eine zunehmende Magmamenge verursacht, die Abnahme durch eine abnehmende Magmamenge, was bedeutet, dass die Magmabewegung davon abhängt, welcher Krater aktiviert wird.

„Die gleichzeitige gegenläufige Änderung der Dichte sind darauf zurückzuführen, dass das Magma entweder den einen oder den anderen Krater bevorzugt. Diese Beobachtung ist ein wichtiger Schritt bei der Vorhersage der Eruptionssequenz von Vulkanen mit mehreren Kratern“, so der Forscher weiter. Die ungarisch-japanischen Ergebnisse wurden kürzlich im Journal of Geophysical Research: Solid Earth veröffentlicht.

Seit 2017 entwickeln und betreiben die Universität Tokio und das HUN-REN Wigner-Forschungszentrum für Physik ein gemeinsames myographisches Observatorium am Vulkan Sakurujima auf der Insel Kyūshū, Japan. Sakurujima ist der aktivste Vulkan Japans mit zwei aktiven Kratern, die einige hundert Mal pro Jahr ausbrechen und eine ständige Bedrohung für die dicht besiedelte Stadt Kagoshima darstellen.

Dank der Myographie können wir die verschiedenen Anzeichen vulkanischer Aktivität besser verstehen, wie z. B. den Ausstoß von Gas oder die Verformung der Bodenoberfläche,

heißt es in der Erklärung.

Vulkane mit mehreren Kratern sind komplexe Gebilde, die Eruptionen mit unterschiedlicher Lage, Art und Intensität hervorbringen. Die Erforschung ihrer inneren Struktur und die gleichzeitige Überwachung der Bewegungen und Zustandsänderungen des vulkanischen Materials in den Nebenschloten der Vulkane, die nur wenige Meter voneinander entfernt sind, können dazu beitragen, vulkanische Gefahren besser vorherzusagen. Die Beobachtung von Vulkanen mit mehreren Kratern mit herkömmlichen Techniken wie Gravimetrie und Seismik stellt aufgrund ihrer begrenzten räumlichen Auflösung eine Herausforderung dar.

via hun-ren.hu, Beitragsbild: wikipedia