Der Vulkanausbruch in Tonga zerstörte eine Insel und schuf viele Geheimnisse

Eine Explosion im Jahr 2014 baute eine dritte Insel, die später den Zug an eine Landmasse angeschlossen hat. Und als der Vulkan im Dezember aufwachte, wuchs die unbewohnte Insel oben langsam als Fels- und Vulkanasche neue Boden gebaut.

Dann kam die katastrophale Explosion am 15. Januar. Wie in Satellitenbildern gesehen, verraten jetzt nur zwei kleine Felsausgänge das in den Wellen verborgene Tier. Aber wenn es in Wochen oder Jahren passiert, wird der Vulkan wieder steigen.

Dieser Zyklus der Zerstörung und Wiedergeburt ist das Blut der Vulkane wie Hunga-Hungga Ha'pai, das nur eines von vielen im Königreich Tonga ist.

Die außergewöhnliche Energie dieser jüngsten Explosion, die die NASA in den letzten Jahrzehnten auf fünf bis sechs Millionen Tonnen TNT geschätzt hat, ist jedoch nicht wie eine erste in den letzten Jahrzehnten. Die Explosion verursachte einen Tsunami, der den Pazifik überquerte.

Er startete einen Schweizer Boom, der zweimal weltweit umkreist. Er schickte eine Wolke von Asche und Gas in die Stratosphäre etwa 19 Meilen hoch, mit Teilen von 34 Meilen hoch. Und vielleicht am wichtigsten, all diese Effekte kamen von nur einer Stunde oder mehr vulkanischer Wut.

Alles, was bisher in Verbindung mit dieser Explosion steht, ist seltsam außerhalb der Skala,” sagt Janine Krippner, Vulkanlogist mit dem Smithsonian Global Volcanism Programm.

Wissenschaftler sind nun im Wettbewerb, die Ursache nach der intensiven Explosion dieser Woche und dem überraschend weit verbreiteten Tsunami zu finden, der gefolgt ist. Einige Aufzeichnungen darüber, was die Szene für eine solche starke Explosion gesetzt hat, stammen möglicherweise aus der Gesteinschemie, die in früheren Explosionen aus dem Mörtel gekühlt wurde. In einer neuen Studie, die im Magazin Lithos veröffentlicht wurde, fanden Wissenschaftler große Unterschiede zwischen dem explosiven Material von kleinen und großen Explosionen, und jetzt sind sie neugierig, was Chemie offenbaren kann.

Die Bedeutung des Funkens, der das jüngste Sprengereignis Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ausgelöst hat, kann dazu beitragen, zukünftige Risiken zu reduzieren. Im Moment ist jedoch die größte Sorge für die Völker von Tonga, und wenn es mehr Vulkanausbrüche am Horizont geben könnte. Fast alle Vulkane liegen jetzt unter der Meeresoberfläche, versteckt von Satellitenansichten, und es gibt keine Ausrüstung auf der Erde, um die unterirdische Schicht von geschmolzenen Gesteinen zu verfolgen.

Wenn wir nicht herausfinden können, was im magma-System geht, haben wir keine Ahnung, was nächstes passieren könnte,” sagt Krippner.

Während Hungga Tonga-Hungga Ha'apai in der Vergangenheit viele Male aufgestockt hat, erkannte Wissenschaftler erst kürzlich, wie groß diese Explosionen sein könnten. Am meisten unter Wasser ist der Vulkan nicht einfach zu studieren.

“Niemand hatte tatsächlich irgendwelche Arbeit auf den Felsen getan, ” sagte Simon Barker, Vulkanlogist der Wellington Victoria University in Neuseeland und Autor der neuen Lithos-Studie, die die Geschichte des Vulkans dokumentiert.

Barker und seine Kollegen vermieteten 2015 ein Boot, um mehrere Nächte in den Ruinen der Vulkaninsel zu campen. Als sie die Region betrachteten und Gesteinsproben gesammelt haben, zeichnete das Team kleine Kegel von den jüngsten Explosionen aus, die auf dem Boden des Meeres rund um die Oberseite platziert wurden. Sie entdeckten auch dicke Schichten von Stein und Asche, bekannt als die pyroklastischen Strömungen, von zwei monstösen Explosionen, die später auf etwa 900 und 1800 Jahre zurückgehen.

Wir fanden viel mehr Komplexität in der Geschichte des Vulkans,” sagt Barker.

Die Chemie des gebrochenen Materials kann dazu beitragen, das zu brechen, was die Explosion so stark macht, erklärt Marco Brenna, Vulkanlogist der Ottag-Universität in Neuseeland und Autor der neuen Lithos-Studie.

Als magma-System kühlt, werden zu verschiedenen Zeiten Kristalle verschiedener Mineralien gebildet, die die Chemie der geschmolzenen Gesteine in Reduktionen verändern. Kristalle bewahren diese Veränderungen, da sie ein wenig wie Baumringe wachsen.

Brenna und seine Kollegen analysierten Kristallringe auf Gesteinen, die vor 900 und 1800 Jahren bei zwei großen Explosionen entstanden waren. Ihre Arbeit deutet darauf hin, dass vor dem Vulkan diese Eruptionen ausgelöst wurden, die frische Magma schnell in das Zimmer mit einem vorgeschlagenen Anreiz für viele Vulkanausbrüche injiziert wurde. Aber Gesteine aus den gemäßigtsten Explosionen in 2008 und 2015 fehlten diese Ringe und weisen auf einen stetigen, aber langsamen Fluss von Magma hin, sagt Brenna.

Wissenschaftler hoffen nun, neu gebrochene Gesteinschemie zu studieren, um zu sehen, was sie uns über diese letzte Veranstaltung erzählen kann. “wird interessant sein, um zu sehen, was Kristalle aufnehmen,” sagt Brenna.

Während diese unterirdischen Prozesse einige des Sprengstoffs auslösen können, dürfte Wasser auch Auswirkungen auf die Bombardierungen dieses Wochenendes haben, sagt Geoff Kilgour, ein Vulkanlogist mit Neuseelands GNS Science, der nicht Teil des Forschungsteams war. Wasser kann die Kraft eines Vulkanausbruchs erhöhen, aber es bleibt unklar, wie es einen überraschenden Boom von Ungarisch-Hunga Haépai verursacht hätte.

Vielleicht, sagt Kilgour, die jüngste Explosion hatte nur die richtige Mischung aus Magma und Wasser; ein Überschuss von einem hätte eine moderatere Explosion erzeugt. Das “kann sein, dass wir dieses Goldlocks Gebiet erreicht haben,” er sagt.

Diese jüngste Explosion belastet noch mehr Intrigen, weil ihr kraftvoller, obwohl energetischer Boom überraschend wenig Material produzierte. Die Asche aus den großen Ausbrüchen der Vulkan Vergangenheit kann auf der nahe gelegenen Insel Tongatapu gefunden werden, und diese Schicht ist 10 mal dicker als die von der letzten Veranstaltung dort gespeicherte neue Schicht, sagt Barker.

Einige Wissenschaftler spekulieren nun, dass der massive und kurze, gelebte Energiebruch dazu beigetragen hat, die enormen Wellen des Tsunamis zu tanken, die die Explosion folgten.

Der Tsunami strahlt in der Regel von einer plötzlichen Unterwasserverschiebung aus, wie z.B. einer U-Boot-Folie in die Flügel eines Vulkans oder der schnellen Bewegung der Erde in ein Erdbeben. Nachdem die Munga Tonga-Hungga Ha'apai jedoch aufgedeckt hatte, erschien die Wellen in mehreren Ländern, wie z.B. in der Karibik, viel früher als erwartet von einem klassischen Tsunami.

Spätere Wellen von Tsunamis, die an abgelegenen Ufern stürzten, waren auch seltsam. Je weiter weg von der Ursache eines Tsunamis, desto mehr seine Wellen schrumpfen müssen. Während die Wellen, die die Inseln im Königreich Tonga schlugen, schädlich waren, waren sie nicht hoch genug, um die erstaunlich großen Wellen über den Ozean zu berechnen.

Der “hatte im Wesentlichen eine sehr geringe Verschiebung der Tsunami-Größe über den Pazifik, die wirklich, wirklich ungewöhnlich ist,” sagte Kilgour.

Die markante Welle, die in die Luft gereist war, könnte mit der Oberfläche des Meeres verbunden gewesen sein, was den großen Tsunami verursachte. Nur ein solcher Prozess wurde für den Ausbruch von Krakato im Jahre 1883 vorgeschlagen, einer der mächtigsten und tödlichsten Vulkanausbrüche in der aufgezeichneten Geschichte.

Die Modellierung der Ausbreitungs- und Wellenzeit zusammen mit Änderungen auf der Vulkankarte kann dazu beitragen, zu erklären, was den großen Tsunami verursacht hat. Dennoch sagt Krippner, die verwirrende Mischung aus Ereignissen “wird die Art und Weise ändern, wie wir diesen Explosionsstil betrachten, und das passiert nicht so oft”.

Die jüngste Veranstaltung und alle ihre Wunder zeigen, wie wenig über U-Boot Vulkane bekannt ist, sagt Jackie Caplane-Auerbach, ein Seismologe an der University of Western Washington. Viele dieser Tauchriesen bleiben im tiefen Ozean, und ihre Ausbrüche sind normalerweise nicht fatal. Die Explosion dieses Wochenendes ist jedoch eine ernste Erinnerung an die Gefahren der Vulkane, die unter Wellen bleiben.

Heute scheint Hungga Tonga-Hungga Ha'apai ruhig zu haben. Die Einheimischen helfen einander, den Schaden zu überwinden und die Straßen zu löschen. Während die Kommunikation weitgehend unterbrochen bleibt, haben die Informationen zur aktuellen Situation endlich begonnen, zu fließen. Drei Todesfälle wurden unter den Bewohnern von Tonga bestätigt, mit zwei weiteren Todesfällen in Peru vom Tsunami.

Der Schaden an einige der Inseln ist schwer. Die Häuser der 36 Personen auf Mango Island wurden zerstört. Nur noch zwei Häuser stehen auf der Insel Fonifua, und der große Schaden erstreckt sich über die Insel Nomuka, die eine Bevölkerung von 239 hat. Der Schaden an die größte und meist besiedelte Insel Tongatapu, wo rund 75.000 Menschen leben, konzentriert sich vor allem auf die westliche Seite. Tonga's Red Cross schätzt insgesamt 1200 “Familie betroffen”.

Die Asche hat die Trinkwasserversorgung der Insel verunreinigt und die Landung mit zusätzlichen Lieferungen verzögert.

Es gibt immer noch die Gefahr, dass der Vulkan mehr explosive Explosionen haben kann. Die geologischen Dienste von Tonga setzen sich auf visuelle und satellitengestützte Beobachtungen, um die Aktivität vieler Vulkane in der gesamten Region zu verfolgen.

Aber mit dem Vulkangipfel von Ungarisch-Hunga Ha'apai, jetzt unterhalb der Oberfläche, haben die Wissenschaftler jedes Zeichen verloren, das die Aktivität des Vulkans verstehen kann. Das Potenzial für zusätzliche Aktivitäten verhindert auch, dass Wissenschaftler genau für einen genaueren Blick fliegen, meint National Geographic.