Forscher entdeckten vor dem Ausbruch des Vulkans Hongatonga-Hungahapai im Januar 2022 ein einzigartiges seismisches Signal, das möglicherweise eine Frühwarnung für Meeresvulkanausbrüche darstellt. Durch die Analyse von Rayleigh-Wellen, die in 750 Kilometern Entfernung entdeckt wurden, glauben Wissenschaftler, dass Brüche in der Erdkruste dazu führten, dass sich Meerwasser mit Magma vermischte, was Vulkanausbrüche auslöste.
Erdbebenwellen sind eine Frühwarnung
Nur 15 Minuten vor dem Ausbruch des gewaltigen Vulkans Hunga Tonga-Hungahapai im Januar 2022 zeichneten zwei Fernüberwachungsstationen seismische Wellen auf. Forscher glauben nun, dass diese frühen Signale dazu beitragen könnten, ähnliche Ausbrüche an anderen abgelegenen Ozeanvulkanen vorherzusagen.
Den Forschern zufolge wurden die seismischen Wellen wahrscheinlich durch Brüche in schwachen Bereichen der ozeanischen Kruste unterhalb der Kraterwände verursacht. Durch diesen Bruch vermischen sich Meerwasser und Magma im Raum über der unterirdischen Magmakammer des Vulkans und lösen eine starke Explosionsreaktion aus, die einen Vulkanausbruch auslöst.
Die in Geophysical Research Letters veröffentlichte Studie liefert neue Erkenntnisse über Frühwarnzeichen von Vulkanausbrüchen. Die Zeitschrift ist eine öffentliche Veröffentlichung der American Geophysical Union und veröffentlicht hochwirksame Berichte, die einen engen Bezug zur Erd- und Weltraumwissenschaft haben.
Potenzial zur Katastrophenreduzierung
Die Ergebnisse bauen auf früheren Arbeiten von Forschern auf, die abgelegene Vulkane überwachen. In diesem Fall wurden Rayleigh-Wellen (eine Art seismischer Welle, die sich über die Erdoberfläche bewegt) 750 Kilometer (ungefähr 466 Meilen) vom Vulkan entfernt entdeckt.
Mie Ichihara, Vulkanologin an der Universität Tokio und Mitautorin der Studie, sagte: „Frühwarnungen sind für die Katastrophenvorsorge sehr wichtig. Inselvulkane können Tsunamis auslösen, was eine große Gefahr darstellt.“
Ein stiller Vorbote eines heftigen Ausbruchs
Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ist ein Meeresvulkan im westlichen Pazifik des Königreichs Tonga. Der Seamount entsteht, wenn die Pazifische Platte unter die Australische Platte abtaucht, ein Prozess, der Magma erzeugt und Vulkanausbrüche verursacht.
Am 15. Januar 2022 brach der Vulkan mit rekordverdächtiger Energie aus und schleuderte 58.000 olympische Schwimmbecken Wasserdampf in die Stratosphäre, was einen beispiellosen Gewittersturm und einen Tsunami auslöste. Der massiven Eruption ging am 14. Januar eine kleinere Eruption voraus, der ein Monat voller Eruptionsaktivität vorausging.
Forscher diskutieren immer noch über den genauen Zeitpunkt, zu dem der Ausbruch begann, obwohl sich die meisten einig sind, dass er kurz nach 4:00 UTC begann. Neue Forschungsergebnisse berichten, dass Rayleigh-Wellen etwa um 3:45 UTC beginnen.
Rayleigh-Wellen-Erkennung
Forscher verwendeten seismische Daten, um Rayleigh-Wellen zu analysieren, die von Instrumenten an seismischen Stationen auf den Inseln Fidschi und Futuna erfasst, aber von Menschen nicht gespürt wurden. Während Rayleigh-Wellen ein häufiges Merkmal von Vulkanausbrüchen und Erdbeben sind, glauben Forscher, dass die Wellen ein Vorläuferereignis darstellen und die Ursache für großflächige Vulkanausbrüche sein könnten.
„Viele Vulkanausbrüche gehen seismische Aktivitäten voraus“, sagte Takuro Horiuchi, Hauptautor der Studie und Doktorand der Vulkanologie an der Universität Tokio. „Dieses seismische Signal ist jedoch schwach und kann nur wenige Kilometer um den Vulkan herum erkannt werden. Im Gegensatz dazu breitete sich dieses seismische Signal über eine weite Distanz aus, was darauf hindeutet, dass es sich um ein riesiges seismisches Ereignis handelte. Wir glauben, dass ungewöhnlich große Bewegungen als Vorläufer begannen.“
Das Geheimnis der Seeberge
Wissenschaftler werden vielleicht nie genau wissen, was diesen massiven „kraterbildenden“ Ausbruch verursacht hat, aber Ichihara glaubt, dass der Prozess nicht sofort stattfand. Stattdessen glaubt sie, dass dieses Vorereignis der Beginn unterirdischer Prozesse war, die schließlich zu Vulkanausbrüchen führten.
Es ist jedoch schwierig, den Ursprung dieser seltenen, riesigen Eruptionen zu bestimmen. „Sehr wenige kraterbildende Eruptionen wurden beobachtet, und noch weniger kraterbildende Eruptionen wurden im Ozean beobachtet“, sagte Ichihara. „Dies liefert eine Hypothese für den Prozess, der zur Kraterbildung führt, aber ich würde nicht sagen, dass es die einzige Hypothese ist.“
Unabhängig davon könnte die Erkennung eines frühen Eruptionssignals den Inselstaaten und Küstengebieten wertvolle Zeit verschaffen, sich auf einen drohenden Tsunami vorzubereiten – selbst wenn das Signal an der Oberfläche nicht zu spüren ist.
„Wir hatten nicht erwartet, diese Analysemethode in Echtzeit während eines Vulkanausbruchs einzusetzen. Aber vielleicht können lokale Observatorien das nächste Mal, wenn es zu einem großen Unterwasserausbruch kommt, ihn in den Daten identifizieren.“
Zusammengestellt von /ScitechDaily