Viskose Erhitzung kann Vulkanasche genug erwärmen, um sie in Lava umzuwandeln.
Supervulkane, wie derjenige, der im Yellowstone-Nationalpark schlummert, können tausendfach stärkere Ausbrüche hervorrufen als normale Vulkanausbrüche. Während sie nur alle paar tausend Jahre auftreten, können diese Eruptionen aufgrund der enormen Menge an Hitze und Asche, die sie an die Atmosphäre abgeben, Millionen von Menschen und Tieren das Leben kosten. Forscher an der Universität von Missouri haben nun gezeigt, dass die von Supervulkanen produzierte Asche so heiß sein kann, dass sie sich in Lava verwandeln kann, sobald sie mehrere zehn Meilen von der ursprünglichen Eruption entfernt auf dem Boden aufschlägt.
Hinweise darauf, dass sich fließende Lava in einem Gestein verhärtet hat, das in Idaho mehrere Meilen von der Stelle eines 8 Millionen Jahre alten Supervulkanausbruchs in Yellowstone entfernt gefunden wurde. Bildnachweis: Graham Andrews / California State University Bakersfield.
Nach einem Vulkanausbruch fließt Lava in der Regel direkt von der Stelle des Ausbruchs, bis sie ausreichend abgekühlt ist, damit sie an Ort und Stelle aushärtet. Forscher fanden jedoch Hinweise auf einen uralten Lavastrom, der mehrere zehn Meilen von einem Ausbruch eines Supervulkans in der Nähe von Yellowstone entfernt war und vor etwa 8 Millionen Jahren stattfand. Zuvor stellte Graham Andrews, ein Assistenzprofessor an der California State University in Bakersfield, fest, dass dieser Lavastrom aus Asche bestand, die während des Ausbruchs ausgestoßen wurde. Nach Andrews Entdeckung ermittelte Alan Whittington, außerordentlicher Professor an der Abteilung für Geowissenschaften der Universität von Missouri am College of Arts and Science, zusammen mit dem Hauptautor Genevieve Robert und Jiyang Ye, beide Doktoranden der Abteilung für Geowissenschaften, wie dies war möglich.
"Während eines Supervulkanausbruchs entfernen sich pyroklastische Ströme, riesige Wolken aus sehr heißer Asche und Gestein, in der Regel mit einer Geschwindigkeit von hundert Meilen pro Stunde vom Vulkan", sagte Robert. "Wir haben festgestellt, dass die Asche außergewöhnlich heiß war, damit sie tatsächlich in Lava verwandelt werden und fließen kann, bevor sie schließlich abkühlt."
Hinweise darauf, dass sich fließende Lava in einem Gestein verhärtet hat, das in Idaho mehrere Meilen von der Stelle eines 8 Millionen Jahre alten Supervulkanausbruchs in Yellowstone entfernt gefunden wurde. Bildnachweis: Graham Andrews / California State University Bakersfield.
Da die Asche in der Luft zu stark hätte abkühlen müssen, um sich bei der Landung in Lava umzuwandeln, glauben die Forscher, dass das Phänomen durch einen Prozess namens „viskoses Erhitzen“ möglich wurde. Viskosität ist der Grad, in dem eine Flüssigkeit dem Fließen widersteht. Je höher die Viskosität, desto weniger kann die Substanz fließen. Beispielsweise hat Wasser eine sehr niedrige Viskosität, so dass es sehr leicht fließt, während Melasse eine höhere Viskosität hat und viel langsamer fließt. Whittington vergleicht das viskose Erhitzen mit dem Rühren eines Topfes Melasse.
"Es ist sehr schwer, einen Topf Melasse zu rühren, und man muss viel Energie und Kraft aufwenden, um den Löffel um den Topf zu bewegen", sagte Whittington. „Sobald Sie den Topf zum Rühren bringen, wird die Energie, die Sie zum Bewegen des Löffels verwenden, in die Melasse übertragen, die sich tatsächlich ein wenig erwärmt. Dies ist eine viskose Erwärmung. Wenn Sie also darüber nachdenken, wie schnell sich die heiße Asche nach einem massiven Ausbruch des Supervulkans fortbewegt, wird auf dem Boden Energie in Wärme umgewandelt, ähnlich wie die Energie des Löffels, der die Melasse aufheizt. Diese zusätzliche Wärme, die durch viskoses Erhitzen entsteht, reicht aus, um die Asche zusammenzuschweißen und tatsächlich als Lava zu fließen. “
Hinweise darauf, dass sich fließende Lava in einem Gestein verhärtet hat, das in Idaho mehrere Meilen von der Stelle eines 8 Millionen Jahre alten Supervulkanausbruchs in Yellowstone entfernt gefunden wurde. Bildnachweis: Graham Andrews / California State University Bakersfield.
Die Vulkanasche aus diesem Ausbruch muss mindestens 1.500 Grad Fahrenheit betragen, um in Lava umgewandelt zu werden. Da die Asche jedoch etwas von dieser Wärme in der Luft verloren haben sollte, glauben die Forscher, dass die viskose Erwärmung 200 bis 400 Grad Fahrenheit zusätzliche Erwärmung ausmacht, um die Asche in Lava umzuwandeln.
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