Wird der Yellowstone-Supervulkan in Ihrem Leben ausbrechen?

Clepsydra-Geysir im Yellowstone-Nationalpark

Clepsydra-Geysir im Yellowstone-Nationalpark


Wie bei vielen Dingen in der Natur hilft es, die Vergangenheit zu verstehen, wenn man versucht, die Zukunft vorherzusagen.

Ilya Bindeman, außerordentlicher Professor für Geologie an der University of Oregon, glaubt, dass dies auf den Supervulkan Yellowstone zutrifft und auf die Wahrscheinlichkeit, dass er in den letzten 2 Millionen Jahren dreimal eine apokalyptische Eruption auslösen wird.


„Yellowstone ist einer der größten Supervulkane der Welt“, sagt er. „Manchmal bricht er leise mit Lavaströmen aus, aber ein- oder zweimal alle Millionen Jahre bricht er sehr heftig aus und bildet große Calderas“, bei denen es sich um sehr große Krater mit einem Durchmesser von mehreren Dutzend Kilometern handelt.

Wenn es wieder passiert, und er sagt, die meisten Wissenschaftler glauben, dass es passieren wird, sagt er voraus, dass eine solche Eruption die Umgebung in einem Umkreis von Hunderten von Kilometern auslöschen und den Rest der Vereinigten Staaten und Kanadas mit mehreren Zentimetern Asche bedecken wird. Dies würde effektiv die Landwirtschaft lahmlegen und eine globale Abkühlung des Klimas für bis zu einem Jahrzehnt oder länger verursachen, sagt er. Ein vulkanisches Ereignis dieser Größenordnung „hat es in der modernen Zivilisation nicht gegeben“, sagt er.

Der von der National Science Foundation (NSF) finanzierte Wissenschaftler glaubt jedoch nicht, dass dies in absehbarer Zeit passieren wird – zumindest nicht für weitere 1 Million bis 2 Millionen Jahre.

„Unsere Erforschung des Musters eines solchen Vulkanismus in zwei älteren, ‚vollständigen‘ Caldera-Clustern im Gefolge von Yellowstone ermöglicht die Prognose, dass sich Yellowstone in einem absterbenden und nicht in einem zunehmenden Zyklus befindet“, sagt er.




Damit bezieht er sich auf einen fortlaufenden Zyklus, der innerhalb des sogenannten Yellowstone-„Hot Spots“ auftritt, einer aufsteigenden Wolke aus heißem Mantel unter der Erdoberfläche, wenn Magmakammern, die große unterirdische Becken aus flüssigem Gestein sind, Gesteine ​​wiederverwenden, Lava ausstoßen, wieder schmelzen und viele tausend Jahre später große Eruptionen auslösen.

Es ist ein komplizierter Prozess, der auch die Position der nordamerikanischen Platte, die sich jährlich um zwei bis vier Zentimeter bewegt, und ihre Beziehung zum Hot Spot sowie die fortwährende Wechselwirkung der Erdkruste mit Basalt , ein gewöhnliches vulkanisches Gestein, das aus dem Mantel stammt.

„Yellowstone ist wie ein Förderband aus Caldera-Clustern“, sagt er. „Indem wir die Verhaltensmuster in zwei zuvor abgeschlossenen Caldera-Zyklen untersuchen, können wir vermuten, dass die aktuelle Aktivität von Yellowstone im Sterbezyklus liegt.“

Calderas bilden sich zuerst aufgrund der Wechselwirkung des Hot Spots mit der nordamerikanischen Platte und bilden mit einer Verzögerung von etwa zwei Millionen Jahren neues Magma.


„Es dauert lange, Magmakörper in der Kruste aufzubauen“, sagt er. „Wir haben ein konsistentes Muster entdeckt: Der nachfolgende Vulkanismus ist eine Kombination aus neuer Magmaproduktion und dem Recycling von bereits ausgebrochenem Material, zu dem auch Lava und Tuff gehören“, ein Gestein, das aus konsolidierter Vulkanasche besteht.

Durch den Vergleich von Yellowstone mit früheren abgeschlossenen Caldera-Zyklen „können wir feststellen, dass der Yellowstone-Hotspot das bereits ausgebrochene und vergrabene Material wiederverwendet, anstatt nur neues Magma zu produzieren“, sagt er. 'Entweder verwandelt sich die Kruste unter Yellowstone in schwer schmelzenden Basalt oder weil die Bewegung der nordamerikanischen Platte das Magma-Pluming-System von Yellowstone weg verändert hat, oder aus beiden Gründen.'

Der Yellowstone Hot Spot hat in den letzten 16 Millionen Jahren mehrere Ansammlungen von verschachtelten Vulkankratern, die als Calderas bekannt sind, produziert. „Caldera-Zyklen dauern vielleicht mehrere Millionen Jahre, und dann ist es vorbei“, fügt er hinzu. 'Die aktuelle magmatische Aktivität im Yellowstone befindet sich in der Mitte des Zyklus oder am Ende, da bereits drei calderabildende Eruptionen stattgefunden haben.'

Die drei jüngsten Eruptionen, die vor 2 Millionen, 1,3 Millionen und 640.000 Jahren stattfanden, führten zu einer Reihe von verschachtelten Calderas, die den sogenannten Yellowstone-Nationalpark und seine unmittelbare Umgebung bildeten.


Schließlich endet der Zyklus aus unbekannten Gründen.

„Indem wir mikroanalytische Isotopenuntersuchungen von winzigen Mineralien in Gesteinen durchführen, versuchen wir zu verstehen, wann dies abgeschlossen ist“, sagt er. „Wir kennen das Verhalten der Vergangenheit und wissen, in welchem ​​Vergleichsstadium sich Yellowstone derzeit befindet. Wir denken, Yellowstone befindet sich derzeit in einem dritten Zyklus, und es ist ein sterbender Zyklus. Wir haben viel Material beobachtet, das recyceltes Vulkangestein darstellt, das einst in Calderas vergraben war und jetzt recycelt wird. Yellowstone hat bereits genug von diesem Material ausgebrochen, um darauf hinzuweisen, dass das zukünftige Schmelzpotenzial der Kruste erschöpft ist.“

Allerdings weist er auch darauf hin, dass „in der Geologie alles möglich und nicht sehr genau“ sei.

Bindeman forscht im Rahmen des NSF Faculty Early Career Development (CAREER) Award, den er 2009 erhielt. Der Preis unterstützt Nachwuchsdozenten, die durch herausragende Forschung, exzellente Ausbildung und die Integration von Bildung und Forschung die Rolle von Lehrern und Wissenschaftlern vorleben. im Rahmen der Mission ihrer Organisation. NSF finanziert seine Arbeit mit 533.606 US-Dollar über fünf Jahre.

Als Teil der Bildungskomponente des Stipendiums bildet Bindeman Absolventen und Studenten im Rahmen von Laborlernen, Sommerforschungsprogrammen für Studenten und Community College-Studenten sowie durch neue Kurse aus.

Er hat auch den Austausch und die Zusammenarbeit zwischen Doktoranden und Studenten sowie Wissenschaftlern in den Vereinigten Staaten, der Schweiz, Russland, Frankreich und Island entwickelt.

„Der internationale Austausch umfasst gemeinsame Laborbesuche, gemeinsame Feldforschung, Exkursionen für ausländische Studierende und die Einstellung internationaler Studierender und Postdocs“, sagt er. Vor kurzem leitete er eine zweiwöchige Yellowstone Field School für Doktoranden und Professoren aus der Schweiz.

Bindemans Forschung umfasst die Verwendung radioaktiver Datierungen, um das Alter von vulkanischen Materialien wie Tuff und Lava zu bestimmen, „mit dem Ziel, seine Geschichte zu verstehen“, sagt er. „Das Alter zu kennen ist wichtig als Kontext, um alles andere zu verstehen.“

Sie analysieren Sauerstoffisotopenverhältnisse in Quarz und Zirkon sowie wasser- und hitzebeständige Mineralien aus Vulkangestein. Trotz des erneuten Schmelzens haben die Zirkonkristalle ihre Isotopensignaturen bewahrt, sodass die Wissenschaftler ihre Kerne und Ränder datieren und in die Geschichte der Magma-Ansammlung schauen können.

„Wir fanden Muster, die darauf hindeuten, dass Material recycelt wurde, als älteres vulkanisches Gestein, das die Dächer von Magmakammern bildete, während Eruptionen zusammenbrach und wieder geschmolzen wurde, nur um beim nächsten Vulkanausbruch wieder ausgestoßen zu werden“, sagt er.

Konkret untersuchten er und sein Team die beiden zuletzt abgeschlossenen Zyklen, d. h. den Zyklus, der den Ausbruch vor 2 Millionen Jahren, bekannt als Heise, und den folgenden, der den Ausbruch vor 1,3 Millionen Jahren, bekannt als Picabo ., hervorbrachte .

Die Ergebnisse dieser Studien ermöglichten es ihnen, den aktuellen Zustand des Supervulkans zu bestimmen und vorherzusagen, dass eine neue katastrophale calderabildende Eruption wahrscheinlich erst in 1 Million bis 2 Millionen Jahren stattfinden wird, wahrscheinlich in Montana.

Seit mindestens 74.000 Jahren hat es auf der Welt keinen Machtausbruch mehr gegeben. „Der letzte war in Toba, Indonesien“, sagt er.

Bindeman untersucht auch die möglichen Auswirkungen der nächsten massiven Eruption auf die Atmosphäre. „Schwefeldioxidgas wird in großen Mengen freigesetzt, was zu einer globalen Abkühlung und Ozonzerstörung führt, aber niemand weiß noch, wie kalt es werden wird und welche Auswirkungen die vorübergehende Zerstörung der Ozonschicht haben wird“, sagt er.

Um die Macht der letzten Yellowstone-Eruption und möglicherweise der nächsten zu verdeutlichen, führt Bindeman zum Vergleich zwei aktuelle Beispiele an: Der Ausbruch des Mt. St. Helens im US-Bundesstaat Washington im Jahr 1980, bei dem 57 Menschen ums Leben kamen und weitreichende Zerstörungen anrichteten, spuckte einen aus Kubikkilometer Material in die Luft, sagt er. Der Ausbruch des Mt. Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991, der Hunderte von Menschen tötete und mehrere Jahre lang die globale Temperatur senkte, habe zehn Kubikkilometer freigesetzt, sagt er.

„Die letzte Yellowstone-Eruption vor 640.000 Jahren bestand aus 1.000 Kilometern Material“, sagt er.

Über die National Science Foundation