Ein spektakuläres Experiment! Doch wenn Lava auf Wasser trifft, hält man besser Abstand

Wer Vulkangestein erhitzt – auf mehr als 1300 Grad Celsius –, erhält Magma. Solche Versuche haben Geologen vor einiger Zeit in den USA gemacht. Und zwar vor einer Garage auf einem Uni-Gelände. Hinter den Experimenten steckt eine wichtige Forschungsfrage: Was passiert, wenn Wasser und Magma aufeinandertreffen? Denn das ist nur schwer vorhersehbar. In einigen Fällen erstarrt das Magma, nachdem es als Lava ins Meer geflossen ist. Bei einem Kontakt mit Grundwasser jedoch kann sich eine explosive Mischung ergeben: Die heiße Schmelze überträgt dann in kürzester Zeit große Mengen an Wärmeenergie auf das Wasser. Das erhitzt sich, dehnt sich aus und reißt Magma mit sich.

So kam es beim Ausbruch des Kilauea auf Hawaii vor rund zwei Jahren zu Explosionen, bei denen ein Gesteinsbrocken Menschen auf einem Boot traf, die sich das Spektakel vom Meer aus anschauen wollten. Auch bei der Eruption des Eyjafjallajökulls auf Island 2010 war laut Experten Wasser im Spiel, die Aschewolken legten damals den Flugverkehr lahm.

Lava-Versuche in der Garage: Don’t try this at home!

Die Wissenschaftler der State University of New York erhitzten nun 55 Kilogramm Basalt, also vulkanisches Gestein, mehr als vier Stunden lang auf eine Temperatur von mehr als 1300 Grad Celsius. Das auf diese Weise erzeugte Magma füllten sie anschließend in verschieden große Con­tainer. Einige der Behälter waren lang und flach, andere hoch und schmal, so modellierten die Forscher die in der Natur vorkommenden Magma­säulen. Deren Form beeinflusst, wie die Explosion an der Öffnung ausfällt. In den unteren Teil der Container ließ sich durch eine Leitung Wasser einspritzen.

Insgesamt machte das Team zwölf Experimente. Mit Sicherheitsabstand starteten die Forscher den Wasserzufluss. Teils kam es ohne weiteres Zutun zu einem meterhohen Ausbruch, teils half das Team mit einer Hammervorrichtung nach. Die Versuchsreihe zeigte: Je schneller das Wasser zugeführt wird, je mehr heiße Gesteinsmasse über dem Wasser liegt und je höher das Behältnis ist, desto heftiger die Reaktion. Bei einem bestimmten Mischungsverhältnis mit Wasser kam es in den Experimenten fast immer zu einer Explosion – das sei so auch in der Natur möglich. Bereits vor rund 20 Jahren machten Forscher an der Uni Würzburg ähnliche Versuche, allerdings nur mit kleinen Bechern in Größe einer Kaffeetasse. Ihre Erkenntnisse trugen zu den aktuellen Experimenten bei.

(Text: Christiane Löll)

Dieser Artikel ist in P.M. Fragen & Antworten erschienen.

Lässt sich ein Vulkanausbruch simulieren?

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