Mit der SONNE über dem Vulkan

Vulkaneruptionen sind meist spektakulär, oft auch zerstörerisch. So ist es schwer vorstellbar, dass ein Vulkan ausbricht und niemand Notiz davon nimmt. Doch genau das geschieht wahrscheinlich jeden Tag mehrere hundert Male. Eine große Zahl an Vulkanen verbirgt sich nämlich in den Tiefen der Ozeane – die Mehrzahl davon ist bisher auf keiner Karte verzeichnet. Und auch die bekannten Unterwasservulkane sind viel schwieriger zu vermessen oder zu beobachten als die Exemplare an Land. Einem Team britischer und deutscher Forscher ist es während einer Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff SONNE im Jahr 2011 dank modernster Messtechnik und auch einer ordentlichen Portion Glück gelungen, beinahe in Echtzeit den Ausbruch eines Unterwasservulkans und seine Folgen südlich der Tonga-Inseln im Pazifik  zu dokumentieren. Die Forscher berichten davon in der Online-Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift „Nature Geoscience“. „Die von uns gewonnenen Daten zeigen wieder einmal sehr eindringlich, wie aktiv und dynamisch der Meeresboden ist“, erklärt der Dr. Ingo Grevemeyer vom GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, einer der Autoren der Studie.

Grundlage bildet die 215. Expedition des FS SONNE, die das Schiff im Mai und Juni 2011 in den Pazifik zwischen Neuseeland und Tonga führte. Zum Forschungsprogramm der Reise, die von der Universität Durham (UK) geleitet wurde, gehörte auch die Vermessung des Monowai Unterwasservulkans, der rund 400 Kilometer südwestlich von Tonga liegt. Er erhebt sich aus rund 2000 Metern Wassertiefe bis auf weniger als 100 Meter unter der Meeresoberfläche. „Der Monowai bot sich für langfristige Beobachtungen an, weil er im Gegensatz zu vielen anderen Unterwasservulkanen einigermaßen bekannt ist. Schon 1998, 2004 und 2007 wurde er von Forschungsschiffen vermessen“, erklärt Dr. Grevemeyer.

Im Verlauf der Expedition führten die Wissenschaftler mit den hoch auflösenden Fächer-Echoloten der SONNE gleich zwei Vermessungen des Monowai durch. Die erste erfolgte am 14. Mai, die zweite am 1. und 2. Juni. Innerhalb dieser kurzen Zeit hatten sich die Wassertiefen über dem Vulkan deutlich geändert: An einigen Stellen hatten sie um fast 19 Meter zugenommen, an anderen um 72 Meter abgenommen. „Das sind schon sehr auffällige Unterschiede, die darauf hindeuteten, dass mit dem Vulkan zwischenzeitlich etwas geschehen ist“, erklärt Dr. Grevemeyer.

Tatsächlich hatten Ozeanbodenseismometer des GEOMAR unweit von Monowai und eine seismische Messstation auf der Pazifik-Insel Rarotonga in den Tagen nach der ersten Vermessung deutliche akustische Signale aus der Monowai-Region aufgezeichnet. „Bei der Überfahrt im Mai konnten auch Gasblasen an der Wasseroberfläche und eine Verschmutzung des Wassers wahrgenommen werden“, berichtet Dr. Grevemeyer, „unter uns hat es wohl stark gebrodelt“. Zwischen den beiden Vermessungen hat dann eine massive unterseeische Eruption Teile des Monowai-Kegels abgetragen, während sich in einigen Bereichen große Mengen neuer Lava abgelagerten. Damit hatte sich die Topografie des Meeresbodens geändert, was die Wissenschaftler als Veränderung der Wassertiefen messen konnten. „Die Geschwindigkeit, mit der in dieser kurzen Zeit Teile des Berges abrutschten und andere aufgeschüttet wurden, ist auch im Vergleich mit anderen Vulkanen sehr hoch“, betont Dr. Grevemeyer.

So konnten die Wissenschaftler mit modernen Tiefenmessungen die Dynamik eines aktiven Unterwasservulkans präzise beobachtet. „Das ist ein seltener Glücksfall, weil meistens kein Forschungsschiff in der Nähe ist, wenn ein Unterwasservulkan ausbricht“, betont Dr. Grevemeyer. Glücklicherweise sei mit der heutigen Echolottechnik eine viel präzisere Untersuchung von Unterwasservulkanen möglich als noch vor wenigen Jahren, „doch mit Blick auf die vielen unbekannten Unterwasserberge steht die Forschung eigentlich noch am Anfang“, ergänzt der Geologe.

Originalarbeit:
Watts, A.B., C. Peirce, I. Grevemeyer, M. Paulatto, W. Stratford, D. Bassett, J. A. Hunter, L. M. Kalnins and C. E. J. de Ronde, 2012: Rapid rates of growth and collapse of Monowai submarine volcano, Kermadec Arc. Nature Geoscience, http://dx.doi.org/10.1038/NGEO1473

Bilder in höherer Auflösung:

Tiefenkarten des Monowai Unterwasservulkans beruhend auf Vermessungen der Jahre 1998, 2004, 2007 und 2011. Schon auf diesen Überblicksdarstellungen werden die Veränderungen deutlich, die der Vulkan im Verlauf weniger Jahre erlebt. Im Mai und Juni 2011 konnten britische und deutsche Forscher nun sogar eine Eruption des Monowai präzise vermessen. Grafik: I. Grevemeyer, GEOMAR

Mit dem deutschen Forschungsschiff SONNE erstellten die Wissenschaftler der Universitäten Oxford und Durham (UK) sowie des GEOMAR aus Kiel präzise Karten des Monowai kurz vor und kurz nach einer Eruption. Foto: B. Grundmann, GEOMAR

Ansprechpartner:
Jan Steffen (GEOMAR, Kommunikation & Medien), Tel.: 0431 600-2811, presse(at)geomar.de