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Mar 06, 2024

Wussten Sie, dass Vulkane geschmolzenen Schwefel ausstoßen können?

Wenn Sie unseren gesamten Planeten zu einem Pulver zermahlen und dieses Pulver dann auf seine elementare Zusammensetzung hin analysieren würden, was würden Sie finden? Ein Drittel des Pulvers wäre Eisen, ein weiteres Drittel wäre Eisen

Wenn Sie unseren gesamten Planeten zu einem Pulver zermahlen und dieses Pulver dann auf seine elementare Zusammensetzung hin analysieren würden, was würden Sie finden? Ein Drittel des Pulvers wäre Eisen, ein weiteres Drittel wäre Sauerstoff. Von den restlichen ~35 % sind 30 % Magnesium und Silizium. Die meisten Menschen würden vermuten, dass als nächstes Elemente wie Kohlenstoff oder Wasserstoff auf der Liste stehen würden ... aber sie liegen falsch. Das Element, das auf Platz 5 der Liste landet, ist Schwefel.

Nun zeigt diese Übung, sich eine „Masse Erde“ vorzustellen, wie voreingenommen wir von der Oberfläche unseres Planeten sind, wenn wir über seine Zusammensetzung nachdenken. Der größte Teil der Masse unseres Planeten befindet sich im metallischen Kern des Planeten (hauptsächlich Eisen). Silizium und Magnesium kommen in den Gesteinen des Erdmantels vor, dem primären Gesteinsbestandteil der Erde. Sauerstoff – nun ja, er ist überall und verbindet sich mit Elementen, um einen großen Teil der Mineralien vom Kern bis zur Kruste zu bilden.

Warum also als nächstes Schwefel? Schwefel verbindet sich gerne mit Metallen, daher enthält unser Kern viel Schwefel. Schwefel kommt auch in den felsigen Teilen unseres Planeten vor, und wenn diese Gesteine ​​schmelzen, kann Schwefel als Gas vorliegen, das zusammen mit Wasserdampf und Kohlendioxid freigesetzt wird .

Vulkane geben diese Gase passiv und aktiv ab, wenn Magma abkühlt und diese Gase freisetzt. Wir messen die Menge an Schwefeldioxid, die von vielen Vulkanen ausgestoßen wird, und selbst wenn sie nicht ausbrechen, werden täglich Hunderte bis Tausende Tonnen Schwefeldioxid freigesetzt. Wenn Sie schon einmal in einem vulkanischen Gebiet wie etwa der Kīlauea- oder Yellowstone-Caldera auf Hawaii waren, haben Sie wahrscheinlich einen Hauch des Geruchs nach faulen Eiern gerochen, der von Schwefelwasserstoff herrührt. Die gelbe Kruste um Dampfquellen (sogenannte Fumarolen) ist ein Beweis dafür, dass an diesen Vulkanen Schwefel aus Gasen und Flüssigkeiten kristallisiert.

Es gibt auf der ganzen Welt einige Vulkane, die ebenfalls Ströme aus geschmolzenem Schwefel erzeugen! Anstelle von Strömen geschmolzenen Gesteins erhalten wir also Ströme flüssigen Schwefels, die Hunderte von Fuß erreichen können. Das Vorkommen dieser Art von Schwefelströmen ist selten. Obwohl wir Hinweise auf frühere Schwefelströme an Orten wie dem Mauna Loa auf Hawaii, zahlreichen Vulkanen in Japan und sogar einigen Unterwasservulkanen sehen, ist unser Verständnis darüber, wie und warum sie entstehen, dürftig.

Einer der Orte, an denen Schwefellavaströme offenbar häufiger vorkommen, sind die Anden im Norden Chiles. In diesem Teil der Welt haben viele Vulkane aktive Fumarolen (Gasquellen), die Schwefel freisetzen, und ihre Gipfel können mit Schwefelablagerungen bedeckt sein, die von all diesen heißen, sauren vulkanischen Gasen stammen, die durch den Vulkan aufsteigen.

Eine Studie, die gerade in Frontier in Earth Science von Manuel Inostroza und Kollegen veröffentlicht wurde, beschreibt einige der jüngsten Schwefelströme auf der Erde. Sie entstanden in den Jahren 2019–2020 am Lastarria, einem Vulkan an der chilenisch-argentinischen Grenze in den Hochanden. Sie konnten die kleinen Schwefelströme, die der Vulkan produzierte, messen, Proben nehmen und sogar filmen. Aus diesen Beobachtungen haben sie einige Theorien darüber entwickelt, wie sich Schwefelströme an Vulkanen bilden können.

Die Schwefelflüsse bei Lastarria, die Inostroza und andere dokumentierten, waren nicht groß. Sie reichten bis zu 55 Meter tief in die Hänge des Vulkans, und einige waren sogar viel kleiner. Allerdings sahen sie aus wie Miniaturversionen von Lavaströmen, wie man sie auf Hawaii findet, mit Lappen und Deichen (siehe unten).

Im Gegensatz zu Lava waren die Schwefelströme jedoch viel kühler. Die Eruptionstemperatur lag zwischen 120 und 150 °C. Vergleichen Sie das nun mit den ~1200 °C, die man in Kīlauea sieht. Allerdings liegt der Schmelzpunkt von reinem Schwefel nur bei 119 °C ... was einen der ersten Hinweise darauf liefert, wie diese seltsamen Ströme entstehen könnten.

Diese Schwefelströme enthalten auch viele andere Elemente, allerdings nur in sehr geringen Mengen. Es überrascht nicht, dass viele der Elemente vorhanden waren, die sich gerne mit Schwefel verbinden: Kupfer, Blei, Wismut, Zinn sowie exotischere Elemente wie Lithium, Uran und Niob (die letzten drei mit weniger als einem Teil pro Million). Die Schwefelflüsse in Lastarria sind außerdem voller Arsen, was bei anderen Schwefelflüssen nicht in so großen Mengen vorkommt.

Das Modell dafür, warum sich diese Schwefelströme bildeten, ist ein Zusammentreffen von Ereignissen, die auftreten könnten, wenn ein Vulkan unruhiger wird. Inostroza und andere gehen davon aus, dass sich Risse bilden könnten, die das Entweichen schwefelreicher, heißer Gase erleichtern. Diese Gase sind viel heißer als der Schmelzpunkt von Schwefel, sodass jeglicher Schwefel an der Oberfläche in der Nähe des Risses zu schmelzen beginnen könnte, während flüssiger Schwefel auch aus den austretenden Gasen kondensiert. Dadurch entstehen Schwefelpfützen, die überlaufen können und Schwefelströme verursachen.

Nun scheint dies ein echter Nischenaspekt des Vulkanismus zu sein, den es zu untersuchen gilt, aber es gibt Hinweise darauf, dass Schwefelströme an anderen Vulkanen wie Poás und Turrialba in Costa Rica und Copahue in Chile größeren Ausbrüchen vorausgegangen sein könnten. Lastarria ist seit den Schwefelströmen 2019–2020 nicht mehr ausgebrochen, aber in der Gegend um den Vulkan kam es bis vor Kurzem zu Inflation, und die austretenden vulkanischen Gase deuten auf einen stärkeren Magmaeintrag unter den Vulkan hin.

Wenn wir von unserem Planeten wegschauen, könnte Schwefelvulkanismus auch in der gesamten Galaxie verbreitet sein. Io weist wahrscheinlich ausgedehnten Schwefelvulkanismus auf, der auf die Hitze zurückzuführen ist, die entsteht, wenn Jupiter am winzigen Vulkanmond zerrt. Fügen Sie einfach Schwefelströme zur Liste der Dinge hinzu, die Vulkane sowohl hier als auch im Weltraum produzieren können.