Eine neue Mikrosonde soll dabei helfen, in Zukunft Vulkanausbrüche besser vorhersagen zu können. Dabei geht es um kleine Vulkan-Kristalle, die wichtige Hinweise liefern.
In den Magmakammern von Vulkanen wachsen winzige Kristalle, die wertvolle Informationen über die Bedingungen tief im Untergrund liefern. Dank modernster Technologie lassen sich diese Prozesse nun genauer untersuchen. Eine neue Elektronenstrahl-Mikrosonde der Universität Mainz ermöglicht es, bisher verborgene Details sichtbar zu machen – ein vielversprechender Schritt, um die Geheimnisse der Vulkane besser zu verstehen und die Prozesse im Vulkan besser vorherzusagen. Das 1,6 Millionen Euro teure Gerät ist seit März im Einsatz.
Wachstumsringe der Vulkan-Kristalle liefern Hinweise
Es ist der erste Auftrag für die neue Hightech-Mikrosonde, eine Art Elektronenmikroskop, mit dem sich nicht nur winzige Details stark vergrößert betrachten lassen. Die Sonde kann auch darstellen, aus welchen chemischen Elementen eine Gesteinsprobe besteht. Das Forschungsteam kann somit zum Beispiel genau erkennen, an welchen Stellen ein Kristall aus wenig oder viel Titan besteht – ein wichtiger Indikator für die Wachstumsbedingungen der Kristalle.
Auf den Aufnahmen der Kristalle sind kleine Wachstumsringe zu erkennen. Geowissenschaftler Stefan Buhre von der Universität Mainz sagt: „Das variiert und erinnert an Baumringe.“ Diese Art von “Baumringen” kann verraten, wie schnell und unter welchen Bedingungen das Magma bei einem früheren Vulkanausbruch aufgestiegen ist. Solche Erkenntnisse könnten helfen, das “Verhalten” eines Vulkans besser zu verstehen und Ausbrüche besser zu modellieren.
Sorge vor drohenden Vulkanausbruch
Aktuell schaut Buhre zusammen mit einem griechischen Forschungsteam aus Athen auf einen Vulkan der griechischen Inselgruppe Santorini, ein Urlaubsziel für viele Touristen. Anfang 2025 sorgte eine Serie von Erdbeben dort für Unruhe. Die Behörden evakuierten die Hauptinsel – aus Angst vor einem möglichen bevorstehenden Vulkanausbruch.
Deshalb suchen Forschungsteams nach neuen Möglichkeiten, einen drohenden Vulkanausbruch dort besser vorherzusagen. Dabei soll die neue Mainzer Elektronenstrahl-Mikrosonde helfen. Trifft ein feiner Elektronenstrahl auf die Kristallprobe, regen die Elektronen die Atome im Material an. Es entsteht eine charakteristische Röntgenstrahlung. Dabei zeigen sich die Wachstumsringe der Vulkankristalle. Die Elektronenstrahl-Mikrosonde liefert also eine Bild des Kristalls, auf dem die Dichte eines chemischen Elements zu sehen ist.
“Das ist schon eine faszinierende Sache”, sagt Annalena Stroh vom Mainzer Institut für Geowissenschaften: „Wir versuchen Zeitskalen vorauszusagen und die Dynamik des Vulkans besser zu verstehen.“ Es ist ein Puzzleteil für ein möglichst präzises Vorhersagemodell des Santorini-Vulkans.
Auch Meteoriten und seltene Erden im Blick
Im Labor der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz werden nicht nur Vulkangesteine, sondern auch andere Kristalle und Zahnproben, beispielsweise von Pesttoten, analysiert. Immer wieder bekommt das Team auch vermeintliche Meteoriten zugeschickt. Häufig sind es jedoch nur Reste von Asphalt- und Straßenarbeiten, die fälschlicherweise für einen Meteoriten gehalten werden. Ab und zu sind es aber auch echte Meteoriten. Stephan Buhre erinnert sich an einen ganz besonderen: „Der war sehr, sehr alt, also das älteste datierte Material, das im Sonnensystem bekannt war.”
Sein Team forscht im Mainzer Labor auch an seltenen Erden, die tief unten im Erdmantel entstehen. Die Forschenden simulieren die dort vorliegenden Bedingungen. Dabei entstehen Materialien und Gesteine, die sie dann mit dem Elektronenmikroskop untersuchen können. Sie versuchen so herauszufinden, wann genau sich die seltenen Erden anreichern, sagt Stephan Buhre: “Wenn wir wissen, unter welchen Bildungsbedingungen sich die Erze bilden, dann können wir gezielt dort suchen, wo es Sinn macht und das dort sein lassen, wo es keinen Sinn macht.” So könnten später neue Karten mit Gebieten entstehen, in denen in Zukunft gezielt nach seltenen Erden gesucht werden kann.
Das Mainzer Forschungsteam untersucht also ganz unterschiedliche Gesteinsproben mit einer Auflösung, die erst seit wenigen Jahren technisch möglich ist. Der 100-millionste Teil eines Sandkorns kann dargestellt werden. Eine solche Auflösung und Analysemöglichkeit erhofft sich nun auch das griechische Vulkan-Forschungsteam, um einen möglichen Vulkanausbruch besser einschätzen zu können.
Source: tagesschau.de