Vulkane sind bekannt für ihre zerstörerische Kraft. Tatsächlich gibt es nur wenige Naturgewalten, die mit ihrer schieren, beeindruckenden Macht konkurrieren oder einen so großen Einfluss auf die menschliche Psyche hinterlassen haben. Wer hat nicht von Geschichten über den Ausbruch des Vesuvs gehört und Pompeji begraben? Es gibt auch die Minoische Eruption, die im 2. Jahrtausend v. Chr. Auf der Insel Santorini stattfand und die dortige minoische Siedlung verwüstete.
In Japan, Hawaii, Südamerika und im gesamten Pazifik gibt es unzählige Fälle von Eruptionen, die einen schrecklichen Tribut fordern. Und wer kann moderne Eruptionen wie den Mount St. Helens vergessen? Aber würde es Sie überraschen zu wissen, dass Vulkane trotz ihrer zerstörerischen Kraft tatsächlich ihren Teil von Vorteilen mit sich bringen? Von der Anreicherung des Bodens bis zur Schaffung neuer Landmassen sind Vulkane tatsächlich auch eine produktive Kraft.
Bodenanreicherung:
Vulkanausbrüche führen dazu, dass Asche über weite Gebiete um die Eruptionsstelle verteilt wird. Und je nach Chemie des Magmas, aus dem es ausgebrochen ist, enthält diese Asche unterschiedliche Mengen an Bodennährstoffen. Während die am häufigsten vorkommenden Elemente in Magma Kieselsäure und Sauerstoff sind, werden bei Eruptionen unter anderem auch Wasser, Kohlendioxid (CO²), Schwefeldioxid (SO²), Schwefelwasserstoff (H²S) und Chlorwasserstoff (HCl) freigesetzt.
Darüber hinaus setzen Eruptionen Gesteinsbrocken wie Potolivin, Pyroxen, Amphibol und Feldspat frei, die wiederum reich an Eisen, Magnesium und Kalium sind. Daher sind Regionen mit großen Vorkommen an vulkanischem Boden (d. h. Berghänge und Täler in der Nähe von Eruptionsstellen) recht fruchtbar. Zum Beispiel hat der größte Teil Italiens karge Böden, die aus Kalksteinfelsen bestehen.
Das Gebiet um den Vulkan ist heute dicht besiedelt. Bildnachweis: Wikipedia Commons/Jeffmatt
Aber in den Regionen um Neapel (dem Ort des Vesuvs) gibt es fruchtbare Landstriche, die durch Vulkanausbrüche vor 35.000 und 12.000 Jahren entstanden sind. Der Boden in dieser Region ist reich, weil Vulkanausbrüche die notwendigen Mineralien ablagern, die dann verwittert und durch Regen abgebaut werden. Sobald sie in den Boden aufgenommen wurden, werden sie zu einer ständigen Nährstoffversorgung für das Pflanzenleben.
Hawaii ist ein weiterer Ort, an dem Vulkanismus zu fruchtbarem Boden führte, der wiederum die Entstehung blühender landwirtschaftlicher Gemeinschaften ermöglichte. Zwischen den 15. und 18. Jahrhundert Auf den Inseln Kauai, O’ahu und Molokai ermöglichte der Anbau von Pflanzen wie Taros und Süßkartoffeln den Aufstieg mächtiger Häuptlingstümer und die Blüte der Kultur, die wir heute mit Hawaii verbinden.
Vulkanische Landformationen:
Vulkane streuen nicht nur Asche über große Landflächen, sondern drücken auch Material an die Oberfläche, das zur Bildung neuer Inseln führen kann. So entstand beispielsweise die gesamte hawaiianische Inselkette durch die ständigen Eruptionen eines einzigen vulkanischen Hot Spots. Über Hunderttausende von Jahren durchbrachen diese Vulkane die Oberfläche des Ozeans und wurden zu bewohnbaren Inseln und Rastplätzen während langer Seereisen.
Dies ist im gesamten Pazifik der Fall, wo Inselketten wie Mikronesien, die Ryukyu-Inseln (zwischen Taiwan und Japan), die Aleuten (vor der Küste Alaskas), die Marianen und der Bismark-Archipel alle entlang von Bögen gebildet wurden, die sind parallel und nahe einer Grenze zwischen zwei konvergierenden tektonischen Platten.
Die Insel Santorini, Griechenland. Bildnachweis: EOS/NASA/Public Domain
Ähnliches gilt für das Mittelmeer. Entlang des Hellenischen Bogens (im östlichen Mittelmeer) führten Vulkanausbrüche zur Entstehung der Ionischen Inseln, Zyperns und Kretas. Der nahe gelegene Südliche Ägäisbogen führte inzwischen zur Bildung von Ägina, Methana, Milos, Santorini und Kolumbo sowie Kos, Nisyros und Yali. Und in der Karibik führte vulkanische Aktivität zur Gründung des Antillen-Archipels.
Dort, wo sich diese Inseln gebildet haben, haben sich auf diesen Inseln einzigartige Pflanzen- und Tierarten zu neuen Formen entwickelt, die ausgewogene Ökosysteme geschaffen und zu einer neuen Artenvielfalt geführt haben.
Vulkanische Mineralien und Steine:
Ein weiterer Vorteil für Vulkane sind die kostbaren Edelsteine, Mineralien und Baumaterialien, die Eruptionen zur Verfügung stellen. Zum Beispiel werden Steine wie Bims-Vulkanasche und Perlit (Vulkanglas) für verschiedene kommerzielle Zwecke abgebaut. Dazu gehören die Wirkung als Scheuermittel in Seifen und Haushaltsreinigern. Vulkanasche und Bims werden auch als Leichtzuschlagstoffe für die Zementherstellung verwendet.
Die feinsten Qualitäten dieser vulkanischen Gesteine werden in Metallpolituren und für die Holzbearbeitung verwendet. Zerkleinerter und gemahlener Bims wird auch für Schüttisolierung, Filterhilfsmittel, Geflügelstreu, Bodenverbesserer, Kehrmasse, Insektizidträger und Straßenbelag für Asphalt verwendet.
Das Dach des Pantheons, von den nahe gelegenen Dächern in Roe aus gesehen. Bildnachweis: Public Domain/Anthony Majanlahti
Perlit wird auch als Zuschlagstoff in Gips verwendet, da er sich bei Erwärmung schnell ausdehnt. Auch in Betonfertigteilen wird es als Zuschlagstoff in Beton verwendet. Gemahlener Basalt und Diasbas werden auch für Straßenbau, Bahnschotter, Dachgranulat oder als Uferschutz (Rippen) verwendet. In den Betonschilden von Kernreaktoren werden Basalt- und Diabas-Zuschlagstoffe hoher Dichte verwendet.
Ausgehärtete Vulkanasche (Tuff genannt) ist ein besonders starker und leichter Baustoff. Die alten Römer kombinierten Tuff und Kalk, um einen starken, leichten Beton für Wände und Gebäude herzustellen. Das Dach des Pantheon in Rom besteht aus genau dieser Betonart, weil es so leicht ist.
Zu den Edelmetallen, die häufig in Vulkanen gefunden werden, gehören Schwefel, Zink, Silber, Kupfer, Gold und Uran. Diese Metalle haben ein breites Anwendungsspektrum in modernen Volkswirtschaften, das von Feinmetallbearbeitung, Maschinen und Elektronik bis hin zu Kernkraft, Forschung und Medizin reicht. Edelsteine und Mineralien, die in Vulkanen gefunden werden, umfassen Opale, Obsidian, Feuerachat, Flourit, Gips, Onyx, Hämatit und andere.
Globale Kühlung:
Vulkane spielen auch eine wichtige Rolle bei der periodischen Abkühlung des Planeten. Wenn Vulkanasche und Verbindungen wie Schwefeldioxid in die Atmosphäre freigesetzt werden, kann sie einen Teil der Sonnenstrahlen in den Weltraum zurückreflektieren und so die von der Atmosphäre absorbierte Wärmeenergiemenge reduzieren. Dieser als „Global Dimming“ bezeichnete Vorgang hat daher eine kühlende Wirkung auf den Planeten.
Der Vulkan Sarychev (auf den russischen Kurilen, nordöstlich von Japan) in einem frühen Stadium des Ausbruchs am 12. Juni 2009. Quelle: NASA
Der Zusammenhang zwischen Vulkanausbrüchen und globaler Abkühlung ist seit Jahrzehnten Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. In dieser Zeit wurden mehrere Einbrüche der globalen Temperaturen nach großen Eruptionen beobachtet. Und obwohl sich die meisten Aschewolken schnell auflösen, wurden gelegentlich längere Perioden kühlerer Temperaturen auf besonders große Eruptionen zurückgeführt.
Aufgrund dieser etablierten Verbindung haben einige Wissenschaftler empfohlen, Schwefeldioxid und andere Stoffe in die Atmosphäre freizusetzen, um die globale Erwärmung zu bekämpfen, ein Prozess, der als ökologisches Engineering bekannt ist.
Heiße Quellen und Geothermie:
Ein weiterer Vorteil des Vulkanismus sind geothermische Felder, ein Gebiet der Erde, das durch einen relativ hohen Wärmefluss gekennzeichnet ist. Diese Felder, die das Ergebnis gegenwärtiger oder relativ neuer magmatischer Aktivität sind, gibt es in zwei Formen. Niedertemperaturfelder (20-100°C) sind auf heißes Gestein unterhalb aktiver Verwerfungen zurückzuführen, während Hochtemperaturfelder (über 100°C) mit aktivem Vulkanismus in Verbindung gebracht werden.
Geothermische Felder schaffen oft heiße Quellen, Geysire und kochende Schlammbecken, die oft ein beliebtes Ziel für Touristen sind. Sie können aber auch für Geothermie genutzt werden, eine Form von CO2-neutraler Energie, bei der Rohre in die Erde gelegt werden und Dampf nach oben leiten, um Turbinen anzutreiben und Strom zu erzeugen.
Dampf steigt aus dem geothermischen Kraftwerk Nesjavellir in Island. Bildnachweis: Gretar Ívarsson/Fir0002
In Ländern wie Kenia, Island, Neuseeland, den Philippinen, Costa Rica und El Salvador ist die Geothermie für einen erheblichen Teil der Stromversorgung des Landes verantwortlich – von 14% in Costa Rica bis 51% in Kenia. In allen Fällen liegt dies daran, dass sich die Länder in und um aktive Vulkanregionen befinden, die das Vorhandensein reichlicher geothermischer Felder ermöglichen.
Ausgasung und atmosphärische Bildung:
Der bei weitem vorteilhafteste Aspekt von Vulkanen ist jedoch die Rolle, die sie bei der Bildung der Atmosphäre eines Planeten spielen. Kurz gesagt, die Erdatmosphäre begann sich nach ihrer Entstehung vor 4,6 Milliarden Jahren zu bilden, als vulkanische Ausgasungen zur Bildung von Gasen führten, die im Erdinneren gespeichert und auf der Oberfläche des Planeten gesammelt wurden. Anfangs bestand diese Atmosphäre aus Schwefelwasserstoff, Methan und 10- bis 200-mal so viel Kohlendioxid wie die heutige Atmosphäre.
Nach etwa einer halben Milliarde Jahren kühlte die Erdoberfläche ab und verfestigte sich so weit, dass sich Wasser darauf sammeln konnte. An diesem Punkt wechselte die Atmosphäre zu einer Atmosphäre aus Wasserdampf, Kohlendioxid und Ammoniak (NH³). Ein Großteil des Kohlendioxids löste sich in den Ozeanen auf, wo sich Cyanobakterien entwickelten, um es zu verbrauchen und Sauerstoff als Nebenprodukt freizusetzen. In der Zwischenzeit begann das Ammoniak durch Photolyse abgebaut zu werden, wobei der Wasserstoff in den Weltraum freigesetzt wurde und der Stickstoff zurückblieb.
Eine weitere Schlüsselrolle spielte der Vulkanismus vor 2,5 Milliarden Jahren, während der Grenze zwischen dem archaischen und dem proterozoischen Zeitalter. Zu diesem Zeitpunkt begann Sauerstoff in unserem Sauerstoff aufgrund der Photosynthese zu erscheinen – was als „Großes Oxidationsereignis“ bezeichnet wird. Allerdings nach neuere geologische Studien , weisen Biomarker darauf hin, dass sauerstoffproduzierende Cyanobakterien Sauerstoff in der gleichen Menge wie heute freisetzen. Kurz gesagt, der produzierte Sauerstoff musste irgendwohin gehen, damit er nicht in der Atmosphäre auftauchte.
Vor etwa 2,5 Milliarden Jahren, gegen Ende des Archäischen Zeitalters, begann die Oxidation unserer Atmosphäre. Bildnachweis: ocean.si.edu
Der Mangel an terrestrischen Vulkanen soll dafür verantwortlich sein. Während der Archäischen Ära gab es nur unterseeische Vulkane, die die Wirkung hatten, Sauerstoff aus der Atmosphäre zu schrubben und ihn in sauerstoffhaltige Mineralien zu binden. An der archaisch-proterozoischen Grenze entstanden stabilisierte kontinentale Landmassen, die zu terrestrischen Vulkanen führten. Ab diesem Zeitpunkt zeigen Markierungen, dass Sauerstoff in der Atmosphäre auftauchte.
Vulkanismus spielt auch in der Atmosphäre anderer Planeten eine wichtige Rolle. Merkurs dünne Exosphäre von Wasserstoff, Helium, Sauerstoff, Natrium, Kalzium, Kalium und Wasserdampf ist auf einen Teil des Vulkanismus zurückzuführen, der ihn regelmäßig auffüllt. Venus' unglaublich dichte atmosphäre Es wird auch angenommen, dass es regelmäßig von Vulkanen auf seiner Oberfläche aufgefüllt wird.
Und das , der vulkanisch aktive Mond des Jupiter, hat eine extrem schwache Atmosphäre aus Schwefeldioxid (SO²), Schwefelmonoxid (SO), Natriumchlorid (NaCl), Schwefelmonoxid (SO), atomarem Schwefel (S) und Sauerstoff (O). All diese Gase werden von den vielen Hundert Vulkanen auf der Mondoberfläche bereitgestellt und ergänzt.
Wie Sie sehen können, sind Vulkane im Grunde genommen eine ziemlich kreative Kraft. Tatsächlich sind wir Landorganismen in allem von ihnen abhängig, von der Luft, die wir atmen, über den reichen Boden, der unsere Nahrung produziert, bis hin zu den geologischen Aktivitäten, die die terrestrische Erneuerung und die biologische Vielfalt hervorbringen.
Wir haben viele Artikel über Vulkane für Universe Today geschrieben. Hier ist ein Artikel über erloschene Vulkane , und hier ist ein Artikel über Aktive Vulkane . Hier ist ein Artikel über Vulkane .
Möchten Sie mehr Ressourcen auf der Erde? Hier ist ein Link zu Seite der bemannten Raumfahrt der NASA , und hier ist Sichtbare Erde der NASA .
Astronomy Cast hat auch relevante Episoden zum Thema Erde im Rahmen unserer Tour durch das Sonnensystem – Folge 51: Erde .
