Im November 10, 2023, Kristín Jónsdottir, Leiter der Vulkanforschungsabteilung des Isländischen Meteorologischen Amtes, hatte einen seltenen freien Tag. „Es war mein 50. Geburtstag“, sagte sie. Dann begann alles zu beben. Sie verbrachte den Tag damit, auf ihr Handy zu starren und die Erdbeben auf den Karten der isländischen Halbinsel Reykjanes zu beobachten.

Auf der Halbinsel kommt es zu Rissausbrüchen, bei denen der Boden aufplatzt und Lava ausströmt. Seit Ende Oktober richtete sich die Aufmerksamkeit auf die Svartsengi-Region der Halbinsel – Heimat des beliebten Spas Blue Lagoon, eines Geothermiekraftwerks und der Küstenstadt Grindavík. Die letzten drei Spaltenausbrüche auf der Halbinsel hatten vereinzelte Täler mit Feuer überschwemmt. Doch nun war die Stadt bedroht.

Der Wirbelsturm der Beben am 10. November offenbarte, dass sich ein verschütteter magmatischer Fluss nach Grindavík und seinen 3,600 Einwohnern gebahnt hatte. Noch beunruhigender war, dass aus diesem unterirdischen Fluss ein Damm – ein vertikaler Magmakörper, der einem Vorhang aus flüssigem Feuer ähnelte – aufstieg und knapp vor der Oberfläche aufhörte.

Rasch evakuierten die Behörden die Stadt. Und dann warteten alle.

Am 18. Dezember riss ein Vulkanspalt den Boden im Nordosten der Stadt auf und bedeckte den winterlichen Boden mit geschmolzenem Gestein. Der heftige Ausbruch dauerte einige Tage und blieb außerhalb von Grindavík.

Dann wurden am 3. Januar um 14 Uhr morgens die wenigen Bewohner, die in ihre Häuser zurückgekehrt waren, durch Sirenen und SMS geweckt, die sie zur Flucht aufforderten. Ein weiterer Ausbruch hatte die Stadt überfallen. Als es etwa 60 Stunden später endete, waren mehrere Häuser überschwemmt worden, aber niemand war gestorben.

Die Bewohner von Grindavík verdanken ihr Leben den proaktiven örtlichen Behörden, Notfallmanagern und der Erforschung des Erdinneren. Wissenschaftler hatten die Bewegung von Magma verfolgt, indem sie seismische Wellen und Verformungen in der Erdkruste entschlüsselten. Durch die Kartierung der vulkanischen Leitungen der Halbinsel schaffen sie ein besseres Verständnis dafür, wie Vulkanismus im Allgemeinen funktioniert, und zielen gleichzeitig darauf ab, in Zukunft noch genauere lokale Vorhersagen zu liefern.

Die Arbeiten dauern an; Diese Vulkankrise ist noch lange nicht vorbei. Eine Halbinsel, auf der es 800 Jahre lang keinen Ausbruch gegeben hatte, ist nun aufgewacht, und geologische Beweise deuten darauf hin, dass die Ausbrüche noch Jahre, Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte andauern könnten.

„Wir haben nur einen Bruchteil der Lava aufsteigen sehen“, sagte Jónsdóttir. „Die Natur ist düster.“

Die Kraft der Geophysik

Rissausbrüche – die auch anderswo in Island sowie auf Hawaii und (vor mehreren Jahrtausenden) Idaho, New Mexico und Kalifornien – sind schwer vorherzusagen. Im Gegensatz zu klassischen Vulkanausbrüchen mit gebirgiger Landschaftsform ist es schwierig, genau vorherzusagen, wo die Risse entstehen werden.

Besonders eigenartig ist der Spaltenvulkanismus auf der Reykjanes-Halbinsel. Alte Lavaströme, die jetzt an Ort und Stelle gefroren sind, zeigen, dass die Region viele Jahre lang von Ausbrüchen heimgesucht wurde, dass es jedoch auf beiden Seiten dieser Episoden jahrhundertelang keine vulkanische Aktivität gab. Die letzte Eruptionsperiode endete im Jahr 1240, und das war der dritte seiner Art auf der Halbinsel in den letzten 4,000 Jahren, wobei jeder Cluster etwa acht Jahrhunderte voneinander entfernt war. Aber warum gibt es diese etwa 800-jährige Periodizität? „Um ehrlich zu sein, wissen wir es immer noch nicht“, sagte er Alberto Caracciolo, ein Geologe an der Universität von Island.

Dass es überhaupt Vulkanismus gibt, ist nicht schockierend. Die Halbinsel liegt auf einer Mantelwolke – a Quelle der Wärme steigt von der Kern-Mantel-Grenze der Erde auf. Und es überspannt den Mittelatlantischen Rücken, eine ausbruchgefährdete Nahtstelle zwischen der Eurasischen und der Nordamerikanischen Platte. Die tektonische Unruhe von Reykjanes hat das Gebiet zu einer der am meisten untersuchten Vulkanregionen der Welt gemacht.

Als im Jahr 2020 Zehntausende Erdbeben die Halbinsel zu erschüttern begannen und der Boden anzuschwellen begann, vermuteten Wissenschaftler, dass die Aufregung ein Auftakt zu einem Vulkanausbruch sein könnte, der acht Jahrhunderte dauerte. Sie mussten nur herausfinden, wo. 

Jagd auf Magma

Wenn Magma Gestein tief in der Erdkruste aufbricht, erzeugt es Erdbeben mit deutlichen Signaturen. Diese seismischen Wellen und ihre Eigenschaften liefern Wissenschaftlern die unmittelbarsten – und am wenigsten zweideutigen – Hinweise auf das Vorhandensein und die Wanderung von Magma. „Wenn man während einer Vulkankrise nur eines haben könnte“, sagte er Sam Mitchell, ein Vulkanologe an der Universität Bristol, „das wäre es.“

Magma in Bewegung verformt den Boden ebenfalls merklich, wenn es flach genug ist. Satelliten nutzen Radar, um Höhenänderungen im Laufe von Stunden, Tagen oder Wochen zu erkennen. Bodengestützte GPS-Stationen liefern außerdem hochauflösende Echtzeitinformationen über Höhenänderungen.

Jónsdóttir vermutet, dass die Kakophonie der Beben, die im Jahr 2020 begann, sowohl auf magmatische Migration als auch auf die Bewegung tektonischer Platten zurückzuführen war. In Island trennen sich die eurasische und die nordamerikanische Platte nicht sauber, sondern streifen bei ihrer Verschiebung aneinander. Zwischen den Eruptionszyklen baut sich viel tektonischer Stress auf. Wenn dann Magma entlang dieser Grenze in unterirdische Spalten eindringt, löst es die Entspannung dieser Spannung in Form starker und häufiger Beben aus.

Anfang 2021 wechselte diese magmatische Maschine jedoch den Gang. Sowohl Höhenunterschiede als auch seismische Erschütterungen deuteten darauf hin, dass sich unterhalb von Fagradalsfjall, einem kleinen Vulkanhügel neben einem unbewohnten Tal, Magma ansammelte. Viele Monate lang erschütterten langanhaltende Erdbeben die tiefe Erdkruste der Halbinsel. Diese Art von Erdbeben „wurde unten gesehen.“ andere Vulkane „Überall auf der Welt sind sie verbreitet und noch immer nicht vollständig verstanden“, sagte er Tom Winder, Vulkanseismologe an der Universität Island. Obwohl sie rätselhaft sind, deuten sie darauf hin, dass etwas Langsames geschieht – vielleicht die allmähliche Fragmentierung von heißem Gestein oder Magmaklumpen, die sich durch eine Verengung quetschen.

Dann, am 19. März 2021, brach die Halbinsel zum ersten Mal seit acht Jahrhunderten aus. Sechs Monate lang strömte geschmolzene Materie aus einem Spalt neben dem Fagradalsfjall. Es folgten zwei kürzere Ausbrüche im Sommer 2022 und 2023.

Abgesehen von diesen bassartigen, langperiodischen Zittern deutete die gesamte seismische Symphonie, die den drei Fagradalsfjall-Ausbrüchen vorausging, darauf hin, dass Magma einen ungewöhnlichen Weg an die Oberfläche nahm. Anstatt sich in der flachen Kruste zu sammeln, schien geschmolzenes Gestein aus großer Tiefe direkt an die Oberfläche zu schießen – der Grenze zwischen der Kruste und dem darunter liegenden, kittartigen Mantel. „Das ist ziemlich unbekannt“, sagte Winder.

Im Vergleich zu vielen isländischen Vulkansystemen verhielt sich Fagradalsfjall seltsam, aber zumindest geschah es weit weg von irgendjemandem oder irgendetwas.

Erst im Oktober 2023 verwandelte sich die Neugier der Wissenschaftler in Angst, als sich die Aktivität in die infrastrukturreiche Svartsengi-Region im Süden verlagerte.

Die Schlacht von Grindavík

Der Boden in der Svartsengi-Region hatte sich seit 2020 mehrmals angehoben und dann wieder nicht mehr angehoben, was darauf hindeutet, dass Magma in unregelmäßigen Abständen eintraf, allerdings ohne auszubrechen. Doch gegen Ende des Jahres 2023 beschleunigte sich das Tempo der Bewegung. Magma drang schneller als je zuvor in die Region ein. Mitte November befand sich nur wenige Kilometer unterhalb von Svartsengi eine Schwelle – ein horizontaler Magmakörper – von elefantenartigen Ausmaßen. „Alle waren auf Trab und wir wussten nicht wirklich, was als nächstes passieren würde“, sagte Jónsdóttir. Es war nicht klar, wo und wann ein Ausbruch stattfinden könnte.

Die Erdbeben, die die Region im November erschütterten, waren richtungsweisend. Anfangs überlastete ihre bloße Zahl die seismischen Überwachungsmöglichkeiten des isländischen Wetteramtes, doch den Mitarbeitern gelang es schnell, den Refrain im Chaos zu finden und seinen Text zu entschlüsseln: Gesteinsbrechende Beben bedeuteten, dass etwas Magma die Schwelle verlassen hatte und sich seitwärts bewegte. Und Bodenüberwachungssatelliten bestätigten, was die Seismizität vermuten ließ: Der Boden über Svartsengis Schwelle war abgesunken, als Magma abfloss.

Es war leicht zu erkennen, wohin das Magma verschwunden war. Der Boden um Grindavík sank. Für einen Vulkanologen, der das Land untersuchte, zeigte dieses Muster nicht die Abwesenheit von Magma, sondern ein Eindringen von Magma. Das Magma, das die Schwelle verließ, hatte sich seitwärts bewegt, bevor es direkt unter Grindavík nach oben floss. Während es aufstieg, schob diese vertikale Magmaranke die Felswände zur Seite und räumte sie aus dem Weg. Dies wiederum führte dazu, dass das Land über der Ranke in die neu entstandene Leere einstürzte. Später Wissenschaftler würde berichten dass zu einem Zeitpunkt während des Erdbebensturms vom 10. November jede Sekunde etwa 7,400 Kubikmeter Magma von der Schwelle in die Ranke strömten.

Anzeichen dieser unterirdischen Bewegung wurden auch in den Bohrlöchern des Geothermiekraftwerks entdeckt. Vulkanische Gase wie Schwefeldioxid Flucht aus Magma in geringen Tiefen und kann auf einen bevorstehenden Ausbruch hinweisen. Wissenschaftler sahen das Gas und eine Druckänderung in den Bohrlöchern – ein weiterer Hinweis darauf, dass sich Magma in Richtung Stadt bewegte.

Unter Grindavík war eine kolossale Magmaranke, ein sogenannter Deich, entstanden, dessen Kamm sich nur 800 Meter unter den Straßen befand.

Innerhalb weniger Stunden nach dem Bebensturm vom 10. November identifizierten Wissenschaftler einen 10 Meilen langen Landabschnitt, in dem ein Ausbruch sehr wahrscheinlich schien. Es durchschnitt Grindavík von einer Reihe alter Vulkankrater nordöstlich der Stadt nach Südwesten. Um Mitternacht hatte der isländische Katastrophenschutz die Stadt evakuiert und Bauarbeiter errichteten in aller Eile Schutzmauern in den Gebieten, die am wahrscheinlichsten von Lava überschwemmt werden könnten.

In den nächsten Wochen zeigten geophysikalische Beobachtungen, dass immer noch Magma in die Region floss. Bis zum 18. Dezember errechneten Wissenschaftler anhand des Ballonbodens, dass sich etwa 11 Millionen Kubikmeter frisches Magma in der Schwelle angesammelt hatten. Das schien ungefähr so ​​viel zu sein, wie es aufnehmen konnte. An diesem Tag verließ ein weiterer lautstarker Magmastrom die Schwelle und überfüllte den Deich. Gesteinsbrechende Beben warnten Wissenschaftler, dass das Magma endlich an die Oberfläche dringen würde, und 90 Minuten nach Beginn dieser Beben „hatten wir den Ausbruch“, sagte Jónsdóttir. „Das war eine wirklich schnelle Veranstaltung.“ In den nächsten Tagen entwässerte der Ausbruch den Deich so weit, dass er sich stabilisieren und setzen konnte.

Dieses Muster wiederholte sich vor dem Ausbruch am 14. Januar: 12 Millionen Kubikmeter Magma füllten die Schwelle, bevor sie vier Stunden später einen Ausbruch auslösten. Dieses Mal sickerte höllische Materie aus einem 3,000 Meter langen Spalt, der in der Nähe einer der Schutzmauern im Norden der Stadt entstand, und konnte die Lava ablenken. Doch ein zweiter, kleinerer Spalt entstand direkt am Stadtrand, hinter der Mauer, und zerstörte drei Häuser.

Danach begann sich die Schwelle wieder aufzublasen. Zu diesem Zeitpunkt hatten Wissenschaftler berechnet, dass ein Ausbruch sehr wahrscheinlich wäre, wenn sich die Schwelle mit mindestens 9 Millionen Kubikmetern geschmolzener Materie füllte. Anfang Februar hatte die Schwelle diese Schwelle überschritten, und am 8. Februar begann ein weiterer Ausbruch. In der Nähe der Stelle des Ausbruchs im Dezember öffnete sich ein drei Kilometer langer Spalt, der die Lava von Grindavík weg zu einem Rohr leitete, das große Teile der Halbinsel mit heißem Wasser versorgt.

Und so geht der Zyklus weiter.

Geochemische Offenbarungen

Die geophysikalischen Techniken, mit denen Wissenschaftler den Puls von Svartsengis magmatischem Herzen messen, verfolgen nicht nur die Gefahr in Echtzeit. Sie helfen auch dabei, ein Bild der Arterien zu erstellen, die das gesamte Magma an die Oberfläche leiten – was entscheidend für das Verständnis der gesamten Halbinsel und ihres möglichen Verhaltens über längere Zeiträume hinweg ist.

Fagradalsfjall und Svartsengi – die beiden derzeit aktiven Vulkansysteme – sind nur wenige Kilometer voneinander entfernt. Trotz ihrer Nähe deuten geologische Beweise stark darauf hin, dass es sich um unterschiedliche Systeme handelt. Ihre unterirdischen Architekturen sind offensichtlich unterschiedlich. Bei Fagradalsfjall strömt Magma aus dem Mantel direkt an die Oberfläche, während es bei Svartsengi vorübergehend in der flachen Erdkruste gespeichert wird.

Und doch scheinen die beiden Systeme rätselhafterweise Material aus derselben Quelle im Erdmantel zu beziehen, was auf eine tiefe Verbindung schließen lässt.

Ed Marshall, ein Geochemiker an der Universität von Island, hat frisch geschöpfte Lava aus Ausbrüchen an beiden Orten untersucht, um herauszufinden, wie die beiden Vulkansysteme miteinander verbunden sind und warum sie abwechselnd ausbrechen. „Sie möchten an einem Ort parken, an dem Gas und Lava Sie nicht aus dem Weg räumen“, sagte er. Dann „kommt man rein, schöpft die Probe und macht sich auf den Weg.“

Im Allgemeinen weisen isländische Laven ähnliche chemische Muster auf. Aber „Fagradalsfjall hat die seltsamste Schmelzchemie der Welt“, sagte Marshall und bezog sich dabei auf die spezifische Mischung von Elementen und Verbindungen, aus denen seine magmatische Suppe besteht. „Eigentlich ist es nicht nur seltsam. Es ist einzigartig." Einzigartig, außer dass die Svartsengi-Lava es hat fast genau die gleichen chemischen Fingerabdrücke, obwohl Fagradalsfjall und Svartsengi scheinbar unabhängige Vulkansysteme sind. „Das macht absolut keinen Sinn“, sagte Marshall. „Die Natur macht uns derzeit einfach nur zu schaffen.“

Aber „wenn die Dinge in der Tiefe physisch miteinander verbunden sind“, sagte er, „ist das eine ziemlich elegante Lösung für das gesamte Problem.“

Die seismische Analyse des Vulkanismus der Halbinsel ist im Gange. Wissenschaftler hoffen, wie bei den jüngsten Ausbrüchen vorhersagen zu können, wo er in den kommenden Monaten und Jahren als nächstes auftauchen wird. Als Start, Halldór Geirsson, ein Geophysiker an der Universität von Island, und seine Kollegen nutzen Satellitenradar, um Verwerfungen und Brüche auf der Halbinsel während dieser Zeit der Unruhen zu kartieren, was sie vermuten kann versteckte Fehler aufdecken, einschließlich solcher, die möglicherweise Schauplätze künftiger Spalteneruptionen sein könnten.

Es gibt keine Garantie dafür, dass nachfolgende Ausbrüche dem gleichen Muster folgen wie die jüngsten Ausbrüche von Svartsengi – das Herzstück des Systems ist nicht unbedingt ein festes Merkmal. „Jedes Mal, wenn es zu einem Ausbruch kommt, wechselt man das Sanitärsystem. Es wird nicht auf Null zurückgesetzt“, sagte Mitchell.

Die zukünftige Bewohnbarkeit von Grindavík ist eine offene Frage, und es bleibt abzuwarten, ob die anderen Städte der Halbinsel mit Lavaströmen konfrontiert werden. Das neue hypervulkanische Zeitalter der Reykjanes-Halbinsel hat gerade erst begonnen und könnte Jahre, Jahrzehnte, vielleicht sogar Jahrhunderte dauern.

„Leider gibt es keine guten Nachrichten“, sagte Jónsdóttir.