Ein Vulkan ist ein beeindruckender Anblick. Wenn sie sind ruhend , sie überragen alles in der Landschaft. Wenn sie sind aktiv , sie sind eine zerstörerische Naturgewalt, die ihresgleichen sucht und Feuer und Asche auf alles vor Ort regnen lässt. Und während der langen Zeiträume, in denen sie nicht ausbrechen, können sie auch eher sein vorteilhaft an die Umgebung.
Aber was verursacht Vulkane? Auf unserem Planeten sind sie das Ergebnis aktiver geologischer Kräfte, die über Jahrmilliarden die Erdoberfläche geformt haben. Und interessanterweise gibt es auch viele Beispiele für Vulkane auf anderen Körpern in unserem Sonnensystem, von denen einige die auf der Erde beschämen!
Definition:
Per Definition ist ein Vulkan ein Riss in der Erdkruste (oder einem anderen Himmelskörper), der es ermöglicht, dass heiße Lava, Vulkanasche und Gase aus einer Magmakammer unter der Oberfläche entweichen. Der Begriff leitet sich von Vulcano ab, einer vulkanisch aktiven Insel vor der italienischen Küste, deren Name wiederum vom römischen Feuergott (Vulcan) stammt.
Künstlerische Illustration der tektonischen Platten der Erde. Bildnachweis: msnucleus.org
Auf der Erde sind Vulkane das Ergebnis der Aktion zwischen den großen tektonischen Platten. Diese Abschnitte der Erdkruste sind starr, sitzen aber auf dem relativ viskosen oberen Mantel. Das heiße geschmolzene Gestein, das sogenannte Magma, wird an die Oberfläche gepresst – wo es zu Lava wird. Kurz gesagt, Vulkane finden sich dort, wo tektonische Platten divergieren oder konvergieren – wie z Mittelatlantischer Rücken oder der Pazifischer Feuerring – wodurch Magma an die Oberfläche gedrückt wird.
Vulkane können sich auch dort bilden, wo die inneren Platten der Kruste gedehnt und dünner werden, wie z Ostafrikanischer Riss und der Rio Grande Rift in Nordamerika. Vulkanismus kann auch abseits von Plattengrenzen auftreten, wo aufsteigendes Magma in spröde Abschnitte der Kruste gedrückt wird und vulkanische Inseln bildet – wie die Hawaii-Inseln.
Ausbrechende Vulkane bergen viele Gefahren, nicht nur für die umliegende Landschaft. In ihrer unmittelbaren Umgebung kann heiße, fließende Lava erhebliche Umwelt- und Sachschäden verursachen und Leben gefährden. Vulkanasche kann jedoch weitreichende Schäden anrichten, Schwefelsäure regnen, den Flugverkehr stören und sogar „vulkanische Winter“ verursachen, indem sie die Sonne verdunkelt (und damit lokale Ernteausfälle und Hungersnöte auslöst).
Arten von Vulkanen:
Es gibt vier Haupttypen von Vulkanen – Schlackenkegel-, Verbund- und Schildvulkane und Lavadome. Schlackenkegel sind die einfachste Art von Vulkanen, die entstehen, wenn Magma aus einem Vulkanschlot ausgestoßen wird. Die ausgestoßene Lava regnet um die Spalte herum und bildet einen ovalen Kegel mit einem schalenförmigen Krater darüber. Sie sind normalerweise klein, wobei nur wenige jemals größer als etwa 300 Meter (1.000 Fuß) über ihrer Umgebung werden.
Paricutin, ein Beispiel für einen Schlackenkegel-Vulkan. Bildnachweis: USGS
Zusammengesetzte Vulkane (auch bekannt als Stratovulkane) werden gebildet, wenn a Vulkan führte verbindet ein unterirdisches Magmareservoir mit der Erdoberfläche. Diese Vulkane haben typischerweise mehrere Schlote, die dazu führen, dass Magma durch die Wände bricht und aus Spalten an den Seiten des Berges sowie auf dem Gipfel austritt.
Diese Vulkane sind dafür bekannt, heftige Eruptionen zu verursachen. Und dank all dieses ausgestoßenen Materials können diese Vulkane bis zu Tausenden von Metern hoch werden. Beispiele sind Mount Rainier (4.392 m), Mount Fuji (3.776 m), Mount Cotopaxi (5.897 m) und Mount Saint Helens (2.549 mm).
Schildvulkane werden wegen ihrer großen, breiten Oberfläche so genannt. Bei dieser Art von Vulkanen ist die Lava, die ausströmt, dünn, so dass sie große Entfernungen an den flachen Hängen zurücklegen kann. Diese Lava kühlt ab und baut sich im Laufe der Zeit langsam auf, wobei Hunderte von Eruptionen viele Schichten bilden. Sie sind daher wahrscheinlich nicht katastrophal. Einige der bekanntesten Beispiele sind die Hawaii-Inseln, insbesondere Mauna Loa und Mauna Kea.
Vulkan- oder Lavadome entstehen durch kleine Lavamassen, die zu zähflüssig sind, um sehr weit zu fließen. Im Gegensatz zu Schildvulkanen, die dünnflüssige Lava haben, staut sich die langsam fließende Lava einfach über dem Schlot. Die Kuppel wächst im Laufe der Zeit durch Ausdehnung und der Berg bildet sich aus Material, das von den Seiten der wachsenden Kuppel austritt. Lavadome können heftig explodieren und eine riesige Menge heißes Gestein und Asche freisetzen.
Künstlerische Darstellung eines, was unter dem Yellowstone-Vulkan liegt. Bildnachweis: Hernán Cañellas/National Geographic
Vulkane können auch auf dem Meeresboden gefunden werden, die als unterseeische Vulkane bekannt sind. Diese werden oft durch das Vorhandensein von Sprengdampf und felsigem Schutt über der Meeresoberfläche sichtbar, obwohl der Druck des Meereswassers oft eine explosive Freisetzung verhindern kann.
In diesen Fällen kühlt Lava beim Kontakt mit Meerwasser schnell ab und bildet kissenförmige Massen auf dem Meeresboden (so genannte Kissenlava). Hydrothermale Quellen sind auch in der Nähe von unterseeischen Vulkanen verbreitet, die aufgrund der von ihnen freigesetzten Energie, Gase und Mineralien aktive und besondere Ökosysteme unterstützen können. Im Laufe der Zeit können die von unterseeischen Vulkanen gebildeten Formationen so groß werden, dass sie zu Inseln werden.
Vulkane können sich auch unter Eiskappen entwickeln, die als subglaziale Vulkane bekannt sind. In diesen Fällen fließt flache Lava auf Kissenlava, die dadurch entsteht, dass Lava bei Kontakt mit Eis schnell abkühlt. Wenn die Eiskappe schmilzt, kollabiert die Lava oben und hinterlässt einen flachen Berg. Sehr gute Beispiele für diesen Vulkantyp gibt es in Island und British Columbia, Kanada.
Beispiele auf anderen Planeten:
Vulkane sind auf vielen Körpern im Sonnensystem zu finden. Beispiele sind der Mond des Jupiter das , das regelmäßig Vulkanausbrüche erlebt, die bis zu 500 km (300 mi) in den Weltraum . Diese vulkanische Aktivität wird durch Reibung oder Gezeitenableitung im Inneren von Io verursacht, die für das Schmelzen eines erheblichen Teils von Ios Mantel und Kern verantwortlich ist.
Modell der möglichen Innenausstattung von Io mit verschiedenen beschrifteten Merkmalen. Bildnachweis: Wikipedia Commons/Kelvinsong
Seine farbige Oberfläche (orange, gelb, grün, weiß/grau, etc.) zeigt das Vorhandensein von Schwefel- und Silikatverbindungen, die durch Vulkanausbrüche deutlich abgelagert wurden. Das Fehlen von Einschlagskratern auf seiner Oberfläche, was auf einem Jupitermond ungewöhnlich ist, weist ebenfalls auf eine Oberflächenerneuerung hin.
Mars hat auch erlebt intensive vulkanische Aktivität in seiner Vergangenheit, wie bewiesen durch Olympus Mons – der größte Vulkan im Sonnensystem. Während die meisten seiner vulkanischen Berge erloschen und eingestürzt sind, Raumsonde Mars Express beobachteten Hinweise auf neuere vulkanische Aktivitäten, was darauf hindeutet, dass der Mars noch geologisch aktiv sein könnte.
Viel von Venusoberfläche wurde auch durch vulkanische Aktivität geprägt. Während die Venus ein Vielfaches der Anzahl der Vulkane der Erde hat, galten sie alle als erloschen. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Beweisen, die darauf hindeuten, dass es möglicherweise immer noch aktive Vulkane auf der Venus die zu seiner dichten Atmosphäre und dem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt beitragen.
So wurden in den 1970er Jahren mehrere sowjetische Jakobsmuschel Missionen führten Vermessungen der Venus durch. Diese Missionen erhielten Beweise für Donner und Blitze in der Atmosphäre , das möglicherweise das Ergebnis von vulkanischer Asche war, die mit der Atmosphäre interagiert. Ähnliche Beweise wurden von der ESA gesammelt Venus-Express Sonde im Jahr 2007.
3-D-Perspektive des Venus-Vulkans Maat Mons, generiert aus Radardaten der Magellan-Mission der NASA. Bildnachweis: NASA/JPL
Dieselbe Mission beobachtete 2008 und 2009 vorübergehend lokalisierte Infrarot-Hotspots auf der Oberfläche der Venus, insbesondere in der Riftzone Ganis Chasma – in der Nähe des Schildvulkans Maat Mons. Die Magellan Die Sonde stellte auch während ihrer Mission in den frühen 1990er Jahren Beweise für vulkanische Aktivität dieses Berges fest, indem sie Radarsondierungen einsetzte, um Ascheströme in der Nähe des Gipfels zu erkennen.
Kryovulkanismus:
Neben „heißen Vulkanen“, die geschmolzenes Gestein spucken, gibt es auch Kryovulkane (auch bekannt als „kalte Vulkane“). Bei diesen Vulkantypen handelt es sich um flüchtige Verbindungen – d. h. Wasser, Methan und Ammoniak – anstelle von Lava, die durch die Oberfläche bricht. Sie wurden auf eisigen Körpern im Sonnensystem beobachtet, wo Flüssigkeit aus den im Inneren des Mondes verborgenen Ozeanen austritt.
Zum Beispiel der Mond des Jupiter Europa , von dem bekannt ist, dass es einen inneren Ozean hat, wird angenommen, dass es Kryovulkanismus erfährt. Der früheste Beweis dafür hatte mit seiner glatten und jungen Oberfläche zu tun, die auf eine endogene Oberflächenerneuerung und Erneuerung hinweist. Ähnlich wie heißes Magma brechen Wasser und flüchtige Stoffe an die Oberfläche, wo sie dann gefrieren, um Einschlagskrater und andere Merkmale zu verdecken.
Außerdem wurden Wasserfahnen beobachtet in 2012 und wieder im Jahr 2016 Verwendung der Hubble-Weltraumteleskop . Diese intermittierenden Schwaden wurden bei beiden Gelegenheiten in der südlichen Region Europas beobachtet und auf eine Reichweite von bis zu 200 km (125 Meilen) geschätzt, bevor Wassereis und Material wieder an der Oberfläche abgelagert wurden.
Im Jahr 2005 wurde die Cassini-Huygens Mission entdeckte Beweise für Kryovulkanismus auf den Saturnmonden Titan und Enceladus . Im ersteren Fall verwendete die Sonde Infrarot-Bildgebung, um die dichten Wolken von Titan zu durchdringen und Anzeichen einer 30 km langen Formation zu entdecken, die vermutlich durch das Aufsteigen von Kohlenwasserstoffeis unter der Oberfläche verursacht wurde.
Auf Enceladus wurde die kryovulkanische Aktivität durch Beobachtungen bestätigt Wasserfahnen und organische Moleküle vom Südpol des Mondes ausgestoßen. Es wird angenommen, dass diese Plumes aus dem inneren Ozean des Mondes stammen und hauptsächlich aus Wasserdampf, molekularem Stickstoff und flüchtigen Stoffen (wie Methan, Kohlendioxid und anderen Kohlenwasserstoffen) bestehen.
1989 wurde die Reisen 2 Raumsonde beobachtete Kryovulkane, die Wasserwolken aus Ammoniak und Stickstoffgas auf dem Neptunmond ausstoßen Triton . Diese Stickstoffgeysire wurden beobachtet, wie sie 8 km (5 Meilen) über der Mondoberfläche flüssige Stickstoffwolken aussandten. Auch die Oberfläche ist recht jung, was als Hinweis auf eine endogene Oberflächenerneuerung gewertet wurde. Es wird auch theoretisiert, dass Kryovulkanismus auch auf dem Kuipergürtel-Objekt vorhanden sein könnte Quaoar .
Hier auf der Erde nimmt Vulkanismus die Form von heißem Magma an, das aufgrund von Konventionen im Inneren durch die Silikatkruste der Erde gedrückt wird. Diese Art von Aktivität ist jedoch auf allen Planeten vorhanden, die aus Silikatmaterial und Mineralien gebildet wurden und auf denen geologische Aktivität oder Gezeitenspannungen bekannt sind. Bei anderen Körpern besteht es aus kaltem Wasser und Materialien aus dem Inneren des Ozeans, die an die eisige Oberfläche gedrückt werden.
Farbmosaik von Olympus Mons auf dem Mars. Bildnachweis: NASA/JPL
Heute ist unser Wissen über Vulkanismus (und die verschiedenen Formen, die er annehmen kann) das Ergebnis von Verbesserungen sowohl auf dem Gebiet der Geologie als auch der Weltraumforschung. Je mehr wir über andere Planeten erfahren, desto mehr können wir verblüffende Ähnlichkeiten und Kontraste mit unserem eigenen erkennen (und umgekehrt).
Wir haben hier bei Universe Today viele interessante Artikel über Vulkane geschrieben. Hier ist 10 interessante Fakten über Vulkane , Welche Arten von Vulkanen gibt es? , Wie brechen Vulkane aus? , Was sind die Vorteile von Vulkanen? , Was ist der Unterschied zwischen aktiven und ruhenden Vulkanen?
Weitere Informationen finden Sie unter Was ist ein Vulkan? am NASA Space Place.
Astronomy Cast hat eine Episode zu diesem Thema – Folge 141: Vulkane heiß und kalt .
Quellen:
