Schmelzende antarktische Eisschilde könnten zu größeren Vulkanausbrüchen führen

Schmelzende Eisschilde werden in den Medien oft als Synonym für Klimawandel angesehen, mit eindrucksvollen Bildern von einsamen Eisbären, die auf immer kleiner werdenden Eisflößen treiben. Während häufig über Auswirkungen wie den Anstieg des Meeresspiegels und Änderungen des Salzgehalts berichtet wird, sind die Auswirkungen auf Vulkane eine weniger bekannte Folge.

Bei der Enteisung verringert sich durch das Abschmelzen kilometerdicker Eisschichten die Masse, die das Land belastet, was zu einer Hebung führt. Dadurch verändert sich der Druck in Magmakammern unter der Erdoberfläche, was zu Vulkanausbrüchen führt.

Forschung, veröffentlicht In Geochemie, Geophysik, Geosystemedeutet darauf hin, dass Massenentladungen aufgrund des Schmelzens der antarktischen Eisschilde (isostatischer Rückprall) Ausbrüche mit größerer Häufigkeit und größerem Ausmaß im Westantarktischen Riftsystem auslösen, einer der größten Vulkanprovinzen der Erde mit über 100 Eruptionszentren.

Ph.D. Die Forscherin Allie Coonin von der Brown University und ihre Kollegen untersuchten die Wechselwirkung von Vereisung und Vulkanismus während der letzten beiden planetarischen Gletscherzyklen (innerhalb der letzten 150.000 Jahre).

Zu diesem Zweck verwendeten sie ein thermomechanisches Magmakammermodell und simulierten einen schrumpfenden westantarktischen Eisschild, indem sie spezifische Druckabfälle eingegeben, die auf die darunter liegenden Gesteine ​​und die Magmakammer ausgeübt werden.

Sie untersuchten außerdem, wie die Verringerung dieses Grenzdrucks es der Magmakammer ermöglicht, sich volumetrisch auszudehnen, was zu einem Überdruck und dem Ausstoß flüchtiger Stoffe (hier, wenn gelöstes Wasser und Kohlendioxid Gasblasen bilden) aus Basaltmagmen führt, was die Flugbahn zukünftiger Eruptionen beeinflusst.

Bei der Untersuchung von Magmakammern unterschiedlicher Größe stellte das Forschungsteam fest, dass die Magmakammer umso anfälliger für die Auswirkungen der Eismassenentladung ist und dass die Entladegeschwindigkeit der entscheidende Faktor ist, wobei die höchste untersuchte Eisverlustrate 3 m pro Jahr betrug.

Darüber hinaus stellten die Wissenschaftler beim Testen von Magmakammern fest, die mit flüchtigen Stoffen untersättigt waren, und stellten fest, dass das Entladen der Eismasse den Prozess des ersten Ausstoßes flüchtiger Stoffe (wodurch die ersten Phasen ausgelöst werden, die zu einem Ausbruch führen) um zehn bis Hunderte von Jahren beschleunigt.

Dies bedeutet, dass es zu Eruptionen gekommen wäre, die möglicherweise nicht aufgetreten wären, wenn die Entladung keine Veränderungen in der Magmakammer hervorgerufen hätte, was zu einer größeren kumulativen Freisetzung von Magma über die Lebensdauer dieser Kammer geführt hätte.

Um ihre Ergebnisse zu testen, griffen Coonin und Kollegen auf vulkanische Ablagerungen in den Anden in Südamerika zurück. Hier wuchs vor 18.000–35.000 Jahren der patagonische Eisschild über der südlichen Vulkanzone auf eine Dicke von 1.600 m an. Sie identifizierten einen Zusammenhang zwischen der Entladung der Eismasse während der Enteisung am Ende des letzten Gletschermaximums (vor etwa 18.000 Jahren) und einer erhöhten Eruptionsaktivität der Vulkane Calbuco, Mocho-Choshuenco und Puyehue-Cordon Caulle.

Ein solcher entladungsinduzierter Vulkanismus kann zu einer nicht hilfreichen positiven Rückkopplungsschleife führen, denn wenn schmelzendes Eis den Druck in der Magmakammer verändert und so einen Ausbruch auslöst, schmilzt das resultierende Ereignis noch mehr Eis, was einen weiteren Ausbruch auslösen könnte. Insbesondere liegt der westantarktische Eisschild unterhalb des Meeresspiegels, sodass er mit dem Anstieg des Meeresspiegels aufgrund des schmelzenden Eises weiter untergeht und seinen Rückzug beschleunigt.

Noch komplizierter wird die Sache durch die Auswirkungen des steigenden Kohlendioxidgehalts, der zur globalen Erwärmung und zu Eis-Albedo-Rückkopplungen führt, wobei schmelzende Eisschichten die Menge der einfallenden Sonnenstrahlung verringern, die zurück in den Weltraum reflektiert wird (es gibt weniger „weiße“ reflektierende Oberflächen als „dunkle“ Oberfläche zu absorbieren), was die Atmosphäre erwärmt und das Schmelzen beschleunigt.

Die Forscher weisen darauf hin, dass selbst wenn die anthropogene Erwärmung sofort aufhören würde, die Auswirkungen der Eismassenentladung, die das Westantarktische Riftsystem bereits erlebt hat, das vulkanische Verhalten hier noch über Tausende von Jahren hinweg beeinflussen werden.

Daher hat das Verständnis der Empfindlichkeit dieser Eismassenentladung des westantarktischen Eisschildes auf Magmakammern wichtige Auswirkungen darauf, künftige Folgen für die miteinander verbundenen geologischen Systeme der Erde genau vorhersagen zu können.

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