Vulkane sind bekannt für ihre zerstörerische Kraft. Tatsächlich gibt es nur wenige Naturgewalten, die mit ihrer bloßen, großartigen Macht konkurrieren oder einen so großen Einfluss auf die menschliche Psyche haben. Wer hat noch nichts von Geschichten über den Berg gehört? Vesuv bricht aus und begräbt Pompeji? Es gibt auch den minoischen Ausbruch, der im 2. Jahrtausend v. Chr. Auf der Insel Santorin 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 heutige Ausbrüche wie den Mount St. Helens vergessen? Aber würde es Sie überraschen zu wissen, dass Vulkane trotz ihrer zerstörerischen Kraft tatsächlich ihren Anteil an Vorteilen haben? Von der Anreicherung des Bodens bis zur Schaffung neuer Landmassen sind Vulkane auch eine produktive Kraft.
Bodenanreicherung:
Vulkanausbrüche führen dazu, dass Asche über weite Bereiche rund um die Eruptionsstelle verteilt wird. Und abhängig von der Chemie des Magmas, aus dem es ausbrach, enthält diese Asche unterschiedliche Mengen an Bodennährstoffen. Während die am häufigsten vorkommenden Elemente in Magma Kieselsäure und Sauerstoff sind, führen Eruptionen unter anderem auch zur Freisetzung von Wasser, Kohlendioxid (CO²), Schwefeldioxid (SO²), Schwefelwasserstoff (H²S) und Chlorwasserstoff (HCl).
Darüber hinaus setzen Eruptionen Gesteinsbrocken wie Potolivin, Pyroxen, Amphibol und Feldspat frei, die wiederum reich an Eisen, Magnesium und Kalium sind. Infolgedessen sind Regionen mit großen Ablagerungen von vulkanischem Boden (d. H. Berghänge und Täler in der Nähe von Eruptionsorten) ziemlich fruchtbar. Zum Beispiel hat der größte Teil Italiens schlechte Böden, die aus Kalkstein bestehen.
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 durch Vulkanausbrüche die notwendigen Mineralien abgelagert werden, die dann durch Regen verwittert und abgebaut werden. Sobald sie vom Boden aufgenommen werden, werden sie zu einer stetigen Nährstoffversorgung für das Pflanzenleben.
Hawaii ist ein weiterer Ort, an dem der Vulkanismus zu reichem Boden führte, was wiederum die Entstehung blühender landwirtschaftlicher Gemeinschaften ermöglichte. Zwischen dem 15. und 18. Jahrhundert ermöglichte der Anbau von Pflanzen wie Taros und Süßkartoffeln auf den Inseln Kauai, O'ahu und Molokai den Aufstieg mächtiger Häuptlinge 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, wodurch sich neue Inseln bilden können. Zum Beispiel wurde die gesamte hawaiianische Inselkette durch die ständigen Ausbrüche eines einzelnen vulkanischen Hotspots geschaffen. Über Hunderttausende von Jahren durchbrachen diese Vulkane die Oberfläche des Ozeans und wurden zu bewohnbaren Inseln. Während langer Seereisen machten sie Rastplätze.
Dies ist überall im 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 entlang von Bögen gebildet wurden sind parallel und nahe an einer Grenze zwischen zwei konvergierenden tektonischen Platten.
Ähnliches gilt für das Mittelmeer. Entlang des Hellenischen Bogens (im östlichen Mittelmeerraum) führten Vulkanausbrüche zur Entstehung der Ionischen Inseln, Zyperns und Kretas. Der nahe gelegene südägäische Bogen führte unterdessen zur Bildung von Ägina, Methana, Milos, Santorini und Kolumbo sowie Kos, Nisyros und Yali. In der Karibik führten vulkanische Aktivitäten zur Entstehung des Antillen-Archipels.
Wo sich diese Inseln bildeten, entwickelten sich auf diesen Inseln einzigartige Pflanzen- und Tierarten zu neuen Formen, die ausgewogene Ökosysteme schufen und zu einer neuen Artenvielfalt führten.
Vulkanische Mineralien und Steine:
Ein weiterer Vorteil für Vulkane sind die kostbaren Edelsteine, Mineralien und Baumaterialien, die Eruptionen zur Verfügung stellen. Beispielsweise werden Steine wie Bimssteinvulkanasche und Perlit (Vulkanglas) für verschiedene kommerzielle Zwecke abgebaut. Dazu gehört die Wirkung als Schleifmittel in Seifen und Haushaltsreinigern. Vulkanasche und Bimsstein werden auch als leichtes Aggregat zur Herstellung von Zement verwendet.
Die feinsten Qualitäten dieser Vulkangesteine werden in Metallpolituren und für die Holzbearbeitung verwendet. Zerkleinerter und gemahlener Bimsstein werden auch für lose Isolierungen, Filterhilfsmittel, Geflügelstreu, Bodenverbesserer, Kehrmittel, Insektizidträger und Asphalt auf der Autobahn verwendet.
Perlit wird auch als Zuschlagstoff in Gips verwendet, da es sich beim Erhitzen schnell ausdehnt. In vorgefertigten Wänden wird es auch als Zuschlagstoff in Beton verwendet. Zerkleinerter Basalt und Diasbase werden auch für Straßenmetall, Eisenbahnschotter, Dachgranulat oder als Schutzvorkehrungen für Küstenlinien (Riprap) verwendet. In den Betonschildern von Kernreaktoren werden hochdichte Basalt- und Diabasaggregate verwendet.
Gehärtete Vulkanasche (Tuff genannt) ist ein besonders starkes und leichtes Baumaterial. Die alten Römer kombinierten Tuff und Kalk zu einem starken, leichten Beton für Wände und Gebäude. Das Dach des Pantheons in Rom besteht aus genau dieser Art von Beton, weil es so leicht ist.
Edelmetalle, die häufig in Vulkanen vorkommen, sind Schwefel, Zink, Silber, Kupfer, Gold und Uran. Diese Metalle finden in modernen Volkswirtschaften vielfältige Einsatzmöglichkeiten, angefangen von feinen Metallarbeiten, Maschinen und Elektronik bis hin zu Kernkraft, Forschung und Medizin. Zu den Edelsteinen und Mineralien, die in Vulkanen vorkommen, gehören Opale, Obsidian, Feuerachat, Flourit, Gips, Onyx, Hämatit und andere.
Globale Kühlung:
Vulkane spielen auch eine wichtige Rolle bei der regelmäßigen Abkühlung des Planeten. Wenn Vulkanasche und Verbindungen wie Schwefeldioxid in die Atmosphäre freigesetzt werden, können sie einen Teil der Sonnenstrahlen zurück in den Weltraum reflektieren und so die von der Atmosphäre absorbierte Wärmeenergie reduzieren. Dieser als „globales Dimmen“ bekannte Prozess wirkt sich daher kühlend auf den Planeten aus.
Der Zusammenhang zwischen Vulkanausbrüchen und globaler Abkühlung ist seit Jahrzehnten Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. In dieser Zeit wurden nach großen Eruptionen mehrere Einbrüche bei globalen Temperaturen beobachtet. Und obwohl sich die meisten Aschewolken schnell auflösen, ist die gelegentlich längere Zeit kühlerer Temperaturen auf besonders große Eruptionen zurückzuführen.
Aufgrund dieser gut etablierten Verbindung haben einige Wissenschaftler empfohlen, Schwefeldioxid und andere in die Atmosphäre freizusetzen, um die globale Erwärmung zu bekämpfen, ein Prozess, der als ökologische Technik 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 Aktivitäten 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 verbunden sind.
Geothermische Felder erzeugen 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 klimaneutraler Energie, bei der Rohre in der Erde verlegt werden und Dampf nach oben geleitet wird, um Turbinen zu drehen und Strom zu erzeugen.
In Ländern wie Kenia, Island, Neuseeland, den Philippinen, Costa Rica und El Salvador ist Geothermie für die Bereitstellung eines erheblichen Teils der Stromversorgung des Landes verantwortlich - von 14% in Costa Rica bis 51% in Kenia. In allen Fällen ist dies darauf zurückzuführen, dass sich die Länder in und um aktive Vulkanregionen befinden, in denen reichlich geothermische Felder vorhanden sind.
Ausgasung und atmosphärische Bildung:
Der mit Abstand 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 Augen zu bilden, als durch vulkanische Ausgasung Gase im Erdinneren gespeichert wurden, die sich um die Oberfläche des Planeten sammelten. 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 und erstarrte die Erdoberfläche so stark ab, dass sich Wasser darauf ansammeln konnte. Zu diesem Zeitpunkt verlagerte sich 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 der Ammoniak durch Photolyse abgebaut zu werden, wobei der Wasserstoff in den Weltraum freigesetzt und der Stickstoff zurückgelassen wurde.
Eine weitere Schlüsselrolle des Vulkanismus spielte sich vor 2,5 Milliarden Jahren an der Grenze zwischen der archaischen und der proterozoischen Zeit ab. Zu diesem Zeitpunkt begann aufgrund der Photosynthese Sauerstoff in unserem Sauerstoff zu erscheinen - was als „großes Oxidationsereignis“ bezeichnet wird. Jüngsten geologischen Studien zufolge weisen Biomarker jedoch darauf hin, dass sauerstoffproduzierende Cyanobakterien Sauerstoff in den heute geltenden Mengen freisetzen. Kurz gesagt, der erzeugte Sauerstoff musste irgendwohin gehen, damit er nicht in der Atmosphäre auftrat.
Es wird angenommen, dass der Mangel an terrestrischen Vulkanen dafür verantwortlich ist. Während der archaischen Ära gab es nur U-Boot-Vulkane, die den Effekt hatten, Sauerstoff aus der Atmosphäre zu entfernen 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 Marker, dass Sauerstoff in der Atmosphäre auftritt.
Der Vulkanismus spielt auch eine wichtige Rolle in der Atmosphäre anderer Planeten. Die dünne Exosphäre von Quecksilber aus Wasserstoff, Helium, Sauerstoff, Natrium, Kalzium, Kalium und Wasserdampf ist teilweise auf den Vulkanismus zurückzuführen, der ihn regelmäßig wieder auffüllt. Es wird auch angenommen, dass die unglaublich dichte Atmosphäre der Venus regelmäßig von Vulkanen auf ihrer Oberfläche aufgefüllt wird.
Und Io, Jupiters vulkanisch aktiver Mond, hat eine extrem schwache Atmosphäre aus Schwefeldioxid (SO²), Schwefelmonoxid (SO), Natriumchlorid (NaCl), Schwefelmonoxid (SO), atomarem Schwefel (S) und Sauerstoff (O). Alle diese Gase werden von den vielen hundert Vulkanen auf der Mondoberfläche bereitgestellt und wieder aufgefüllt.
Wie Sie sehen können, sind Vulkane tatsächlich eine ziemlich kreative Kraft, wenn alles gesagt und getan ist. Tatsächlich sind wir Landorganismen für alles von ihnen abhängig, von der Luft, die wir atmen, über den reichen Boden, der unsere Nahrung produziert, bis zu der geologischen Aktivität, die zur Erneuerung der Erde und zur biologischen Vielfalt führt.
Wir haben viele Artikel über Vulkane für das Space Magazine geschrieben. Hier ist ein Artikel über erloschene Vulkane und hier ein Artikel über aktive Vulkane. Hier ist ein Artikel über Vulkane.
Willst du mehr Ressourcen auf der Erde? Hier ist ein Link zur NASA-Seite zur bemannten Raumfahrt und hier zur sichtbaren Erde der NASA.
Astronomy Cast hat im Rahmen unserer Tour durch das Sonnensystem - Episode 51: Erde auch relevante Episoden zum Thema Erde.
