Die meisten Vulkane befinden sich nicht an Land, sondern unter der Wasseroberfläche am Meeresboden. An Land gibt es ungefähr 1.900 Vulkane. Die Zahl der submarinen Vulkane wird von einigen Forschern auf mehr als eine Million geschätzt. Diese submarinen Vulkane sind außerordentlich aktiv und fördern ungefähr 75 Prozent der jährlich ausgestoßenen Lavamenge.
Die Vulkane am Meeresboden sind jedoch kaum erforscht. Kürzlich gelang es Forschern, die Ursache der gigantischen Eruption vor Tonga von 2022 zu ermitteln.
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Gewaltige Eruption vor Tonga 2022
Am 15. Januar 2022 ereignete sich mit dem Ausbruch eines Unterwasservulkans vor Tonga eine der gewaltigsten jemals gemessenen Eruptionen. Der Hunga Tonga-Hunga Ha’apai stieß eine 58 Kilometer hohe Aschewolke in den Himmel.
Die Hauptstadt des Inselstaates Tonga wurde unter Asche begraben und in eine Mondlandschaft verwandelt.
Das Grollen des Vulkans war bis in Neuseeland zu hören. Die Schwaden zogen bis ins neuseeländische Queensland. Die von der Eruption verursachte Flutwelle riss in Peru zwei Frauen mit. Die Druckwelle lief mehrfach um die Erde und beeinflusste in der Atmosphäre den Transport von Funkwellen.
Ursache der Eruption wirft Rätsel auf
Lange wurde über die Ursache der Eruption gerätselt. Forscher vermuteten bisher, dass heißes Magma aus dem Erdinneren, das auf kaltes Meerwasser trifft, Auslöser der massiven Vulkanausbrüche ist. Ein Forscherteam der Australian National University (ANU), das von Studenten geführt wurde, entdeckte für die Eruption des submarinen Vulkans vor Tonga einen anderen Auslöser. Die Forscher stellten fest, dass mit Gas verdichtetes Gestein die gewaltige Explosion auslöste, die eine Energie von fünf unterirdischen Atombomben hatte. Die Energie war vergleichbar mit den von Nordkorea 2017 gezündeten nuklearen Explosionen.
Studienkoautor Jinyin Hu verglich in einer Mitteilung der Universität die Eruption mit einem überkochenden Dampfkochtopf. Mit Gas komprimiertes Gestein war unter dem flachen Meer eingeschlossen und löste das Ereignis aus. In der Folge kam es zu einer Explosion, die einen massiven vertikalen Druck des Wassers verursachte. Auf die Strände der nahegelegenen Inseln trafen Tsunamis, die bis zu 45 Meter hoch waren. Das in die Höhe geschleuderte Wasser hätte ausgereicht, um eine Million Schwimmbecken olympischer Größe zu füllen.
Forscher stellen starke vertikale Kräfte fest
Die Seismologen veröffentlichten ihre Studie im Fachmagazin „Geographical Research Letters“, für die sie Daten von Satellitenbildern und seismischen Sensoren sammelten. Sie modellierten seismische Wellenformen. Diese Technik wird sonst genutzt, um unterirdische Explosionen zu untersuchen.
Bei der Auswertung der Daten waren die Forscher zunächst von den starken vertikalen Kräften verwirrt.
Sie erkannten jedoch, dass es die Rückstoßkraft war, die auf den Druckabfall am Boden reagierte. Die Eruption hebt das Wasser über dem Vulkan an.
Kleinere Ausbrüche bleiben häufig unbemerkt
Zumeist handelt es sich bei der submarinen vulkanischen Aktivität um kleinere Ausbrüche, die häufig unbemerkt bleiben. Die Erkenntnisse über die submarine Explosion vor Tonga könnten zu einem besseren Verständnis von Unterwasservulkanen beitragen, die bislang noch kaum erforscht sind. Das Wissen der Seismologen über die Eruptionen basiert fast ausschließlich auf Eruptionen an Land, da sie sich deutlich leichter beobachten lassen als unter Wasser. Forscher vermuteten über lange Zeit, dass die vulkanische Aktivität in großen Tiefen durch den Druck der Wassersäule verhindert wird.
Künftig könnten Forscher Ausbrüche von Unterwasservulkanen vorhersagen, indem sie die Mikroseismizität und die Gasfreisetzung überwachen. Brechen submarine Vulkane aus, gelangt Magna aus dem Meeresboden durch einen Riss in der Erdkruste und erkaltet im Meer. So bildet sich vulkanisches Gestein. Neue Inseln entstehen, die jedoch nur selten die Wasseroberfläche durchbrechen und daher unentdeckt bleiben oder durch Zufall gefunden werden.
Inselvulkane waren ursprünglich submarine Vulkane
Alle Inselvulkane waren ursprünglich submarine Vulkane. Die Erosionsrate ist jedoch häufig höher als die Förderrate der Lava, was dazu führt, dass oberflächennahe Unterwasservulkane schnell wieder abgetragen werden, bevor sie an die Wasseroberfläche gelangen können. Eine stabile Insel entsteht nur selten. Beispiele für solche Inseln sind Anak Krakatau in Indonesien oder Surtsey in Island.
Diese aus submarinen Vulkanen entstandenen Inseln konnten sich dauerhaft gegen die Wellen behaupten.
Endet die vulkanische Aktivität einer kleinen Vulkaninsel, tragen die erosiven Kräfte die Insel wieder ab. Auf diese Weise entstehen Atolle in tropischen Gewässern mit Riffbildung.
Entstehung submariner Vulkane
Submarinen Vulkane entstehen meistens dort, wo tektonische Platten aufeinandertreffen. Entweder driften zwei Platten auseinander und Magma strömt durch den entstehenden Spalt oder eine ozeanische Platte schiebt sich unter eine Kontinentalplatte. Am Mittelatlantischen Rücken und im Atlantischen Ozean gibt es daher viele submarine Vulkane. Unterwasservulkane treten auch im Mittelmeer, vor der italienischen Küste, auf. Die afrikanische Platte schiebt sich dort unter die eurasische.
Die stärkste submarine vulkanische Aktivität ist am pazifischen Feuerring zu verzeichnen. Mit 850 bis 1.000 Unterwasservulkanen legt er sich um den Pazifischen Ozean. In dieser Zone befindet sich auch der Hunga Tonga-Hunga-Ha’apai. Die pazifische Platte schiebt sich unter die indisch-australische Platte.
